工程光學教學大綱

《工程光學》課程教學大綱課程基本信息課程中文名稱：工程光學課程英文名稱：EngineeringOptics課程編號：課程類別：專業(yè)必修課選課對象：測控技術(shù)與儀器專業(yè)開課學期：第5學期課程學時：教學總學時：54；實驗學時：12課程學分：教學學分：3；實驗學分：1先修課程：普通物理、高等數(shù)學、工程數(shù)學課程性質(zhì),目的與任務工程光學是自動化測試與控制專業(yè)本科生必修課，是機械電子工程專業(yè)本科生的指定選修課，課程共十四章，上篇幾何光學系統(tǒng)地介紹了幾何光學的基本定律與成像理論、抱負光學系統(tǒng)的光學參數(shù)與成像特性、平面與平面鏡成像系統(tǒng)、光學系統(tǒng)中的成像光束限制、光度學的基本原理、光學系統(tǒng)的光線光路計算和像差基本理論、典型光學系統(tǒng)和當代光學系統(tǒng)的成像特性和設計規(guī)定。下篇物理光學具體地敘述了光的電磁性質(zhì)、光在各向同性介質(zhì)界面上的傳輸規(guī)律和光波的疊加與分析、光波的干涉和典型干涉裝置與應用、光波的衍射和付里葉光學的基本原理、光的偏振及其在晶體中的傳輸、光的量子性和激光、光纖。目的和任務：通過教學和實驗規(guī)定學生掌握幾何光學的基本定律、高斯光學原理；學會應用光線追跡辦法進行光路分析及像差計算；掌握典型光學系統(tǒng)(放大鏡,顯微鏡,望遠鏡,攝像/投影)的特性；掌握當代光學有關(guān)知識(傅里葉變換光學，激光光學，光纖光學，掃描光學及光電光學等)；掌握平行平板的雙光束干涉和多光束干涉；掌握光波的單縫衍射、雙縫衍射及多縫衍射的特點；理解光在不同介質(zhì)表面的反射和折射規(guī)律（金屬、透明介質(zhì)及晶體）。本課程在重視敘述光學基本原理的同時，結(jié)合工程實際,通過本課程的學習可較全方面掌握光學基本理論和實際應用技術(shù)，使學生在學習過程中掌握工程光學的基本理論、計算，學會分析、設計光學系統(tǒng)；培養(yǎng)學生在掌握典型光學理論的基礎(chǔ)上，對當代光學系統(tǒng)原理及成像特性有更進上步識，為進一步研究開發(fā)光學測試儀器打下基礎(chǔ)。

三、重要教學內(nèi)容第一章：

幾何光學基本定律與成像概念：幾何光學基本定律，成像的基本概念，光路計算與近軸成像，球面光學成像系統(tǒng)。第二章：抱負光學系統(tǒng)：抱負光學系統(tǒng)與共線成像理論，基點與基面，物像關(guān)系，放大率，光學系統(tǒng)的組合，透鏡。第三章：平面與平面系統(tǒng)：平面鏡成像，平行平板，反射棱鏡，折射棱鏡與光楔。第四章：光學系統(tǒng)中的光束限制：攝影系統(tǒng)和光闌，望遠鏡系統(tǒng)中的成像光束的選擇，顯微鏡光束限制與分析，光學系統(tǒng)景深。第五章：光度學與色度學基礎(chǔ)：輻射量與光度量，光傳輸中光學量的變化規(guī)律，成像系統(tǒng)像面光照度，色度學知識。第六章：光線的光路及像差理論：光線光路計算，球差，彗差，像散和場曲，畸變，色差，波像差。第七章：典型光學系統(tǒng)：眼睛，放大鏡，顯微鏡，望遠鏡，目鏡，攝影與投影系統(tǒng)，系統(tǒng)的外形尺寸計算。第八章：當代光學系統(tǒng)：激光光學系統(tǒng)，傅里葉光學系統(tǒng)，掃描光學系統(tǒng)，光纖光學系統(tǒng)，光電光學系統(tǒng)。第九章：光學系統(tǒng)的像質(zhì)評價和像差公差：瑞利判斷和中心點亮度，分辨率，點列圖，光學傳遞函數(shù)，光學系統(tǒng)的像差公差。第十章：光的電磁理論基礎(chǔ)：光的電磁性質(zhì)及在介質(zhì)分界面上的反射和折射，在金屬表面的反射和透射；光波的疊加。第十一章：光的干涉和干涉系統(tǒng)：光波干涉條件，平行平板的雙光束干涉和多光束干涉，干涉條紋的可見度。第十二章：光的衍射：典型孔徑的夫瑯和費衍射，多縫的夫瑯和費衍射，衍射光柵。第十三章：光的偏振和晶體光學基礎(chǔ)：偏振光概述，光在晶體中的傳輸，晶體光學性質(zhì)，光在晶體表面的折射和反射，晶體偏振器件。四、建議的學時分派章節(jié)學時幾何光學基本定律與成像概念3抱負光學系統(tǒng)5平面與平面系統(tǒng)4光學系統(tǒng)中的光束限制5光度學與色度學基礎(chǔ)3光線的光路及像差理論5典型光學系統(tǒng)6當代光學系統(tǒng)3光學系統(tǒng)的像質(zhì)評價和像差公差3課堂討論及習題解說3光的電磁理論基礎(chǔ)3光的干涉和干涉系統(tǒng)4光的衍射4光的偏振和晶體光學基礎(chǔ)3合計54五、教學辦法運用多媒體教學和傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學方式，采用習題、課堂討論及實驗實踐等手段提高教學效果。六、考試考核及成績評定方法考核方式：閉卷筆試成績評定：平時成績30%；卷面成績70%。七、教材及參考書選用教材：郁道銀等編著，工程光學，機械工業(yè)出版社。

重要參考書：張以謨，應用光學，機械工業(yè)出版社；