《光學》課程教學大綱

1、光學課程教學大綱課程編號：20811204總學時數(shù)：56總學分數(shù)：3.5課程性質(zhì)：必修適用專業(yè)：物理學一、課程的任務和基本要求：光學是物理學中最重要的分支之一。光學課程是物理學課程設置不可或缺的一門課程。光學的內(nèi)容充分體現(xiàn)了物理學理論與實際應用之間的密切聯(lián)系，有利于學生充分理解物理學研究方法。教學目的和基本要求：1、掌握光學的基本概念2、掌握光學的基本理論與基本應用3、培養(yǎng)學生養(yǎng)成理論與實踐相結合的思維方式，使學生能夠在將理論與實際應用相結合，同時能對光學自然現(xiàn)象用理論描述和解釋。二、基本內(nèi)容和要求：第一章：光的干涉1.1 波動的獨立性、疊加性和相干性1.2 由單色波疊加所形成的干涉圖樣1.3

2、 分波面雙光束干涉1.4 干涉條紋的可見度 光波的時間相干性和空間相干性1.6 分振幅薄膜干涉（一）等傾干涉1.7 分振幅薄膜干涉（二）等厚干涉1.8 邁克耳孫干涉儀1.9 法布里-珀羅干涉儀 多光束干涉1.10 光的干涉應用舉例 牛頓環(huán)要求: 1著重闡明光的相干條件和光程的概念分析雙光束干涉時，應著重分析光強分布的特征 2著重闡明等傾干涉和等厚干涉的基本概念及其應用額外光程差只講形成的條件 3介紹邁克耳孫干涉儀和法布里-珀羅干涉儀的原理及其應用，分析法布里-珀羅干涉儀時，應突出多光束干涉的特點 4簡要討論時間相干性和空間相干性的攝念 5運用菲涅耳公式解釋半波損失。第二章：光的衍射2.1 惠更

3、斯-菲涅耳原理2.2 菲涅耳半波帶 菲涅耳衍射2.3 夫瑯禾費單縫衍射2.4 夫瑯禾費圓孔衍射2.5 平面衍射光柵要求: 1本章圍繞離惠更斯-菲涅耳原理，講授菲涅耳積分表達式的意義 2著重閉明夫瑯和費單縫衍射和衍射光柵運用解析法推導夫瑯和費單縫衍射光強公式扼要介紹反射光柵， 3著重闡明光柵方程的導出及其意義 4運用振幅矢量合成圖介紹菲涅耳衍射時，可以從圓孔、圓屏和直邊衍射中任選一中講，著重介紹環(huán)狀破帶片 5講授夫瑯和菲圓孔衍射的強度公式時只講結論，著重說明艾里斑位置的重要性第三章：幾何光學的基本原理3.1 幾個基本概念和定律費馬原理3.2 光在平面界面上的反射和折射 光導纖維3.3 光在球面上

4、的反射和折射3.4 光連續(xù)在幾個球面界面上的折射 虛物的概念3.5 薄透鏡3.6 近軸物近軸光線成像的條件要求: 1闡明光線、實象、虛象和虛物等概念2由費馬原理證明球面反射對光束單心性的破壞3著重闡明薄透鏡的物象公式和任意光線的作圖成像法。4幾何光學的符號法則采用新笛卡兒符號法則5 著重敘述基點、基面的物理意義6扼要介紹光學纖維的構造及其應用第四章：光學儀器的基本原理4.2 助視儀器的放大本領4.4 顯微鏡的放大本領4.5 望遠鏡的放大本領4.6 光闌 光瞳4.8 物鏡的聚光本領4.10 助視儀器的像分辨本領4.11 分光儀器的色分辨本領要求: 1本章圍繞衡量光學儀器特性的三個本領進行教學其中

5、著重闡明放大本領和分辨本領，扼要介紹聚光本領2在典型的光學儀器中，著重介紹望遠鏡和顯微鏡。并介紹數(shù)值孔徑和相對孔徑的意義3光度學中主要介紹光通量、發(fā)光強調(diào)、亮度和照度的概念4像差概論中主要介紹球差及其矯正方法第五章：光的偏振5.1 自然光與偏振光5.2 線偏振光與部分偏振光5.3 光通過單軸晶體時的雙折射現(xiàn)象5.4 光在晶體中的波面5.5 光在晶體中的傳播方向5.6 偏振器件5.7 橢圓偏振光和圓偏振光5.8 偏振態(tài)的實驗檢驗5.9 偏振光的干涉要求: 1闡明惠更斯作圖法，說明光在晶體中傳播的規(guī)律；介紹布儒斯特定律和馬呂定律2、理解自然光、平面偏振光、部分偏振光、圓（橢圓）偏振光的概念及鑒定方

6、法。3、掌握半波片和四分之一波片。第六章：光的吸收、散射和色散6.1 電偶極輻射對反射和折射現(xiàn)象的解釋6.2 光的吸收6.3 光的散射6.4 光的色散要求: 定性介紹光的吸收、散射和色散的經(jīng)典解釋第七章 光的量子性7.1 光速“米”的定義7.2 經(jīng)典輻射定律7.3 普朗克輻射公式7.4 光電效應7.5 愛因斯坦的量子解釋7.6 康普頓效應7.8 波粒二象性要求:1、掌握黑體輻射的規(guī)律和理論。2、掌握光電效應和康普頓效應的規(guī)律和理論。第八章： 現(xiàn)代光學基礎8.1 光與物質(zhì)相互作用8.激光的原理8.3激光的特性8.6信息存儲技術要求: 1講述原子發(fā)光機理和愛因斯坦關于受激輻射的預言；講述激光原理激

7、光的單色性、相干性；扼要介紹非線性光學、信息存儲技術。2介紹激光生物物理學應用中的現(xiàn)代技術，原子力顯微鏡、x射線激光納悶成像和生物光子探測。三、實踐環(huán)節(jié)和要求： 無四、教學時數(shù)分配：理論：56 實驗：0 上機：0 其它：0 教學內(nèi)容學時分配教學內(nèi)容學時分配緒 論1光的偏振8光的干涉11光的吸收、散射和色散2光的衍射8光的量子性4幾何光學的基本原理 8現(xiàn)代光學基礎6光學儀器的基本原理6復習2合計56 五、其它項目（含課外學時內(nèi)容）：無六、有關說明：1、教學和考核方式：本課程屬考試課，考核方式為閉卷。2、習題：從能力培養(yǎng)出發(fā)，重點讓學生練習以下內(nèi)容：（1）基本概念與應用能力。（2）光路分析，光強分布計算。（2）結構參數(shù)的計算。3、能力培養(yǎng)要求：通過本門課程的學習，學生應掌握物理學知識的一般規(guī)律，具有自我閱讀課外參考書的能力，學會分析問題和解決問題的能力，特別是利用光學理論知識解釋日常生活中的光學現(xiàn)象，具有運用光學理論理解先進光學儀器的原理能力。4、與其它課程和教學環(huán)節(jié)的聯(lián)系：先修課程和教學環(huán)節(jié)：力學 熱學后續(xù)課程和教學環(huán)節(jié)：原子物理學、 量子力學平行開設課程和教學環(huán)節(jié)：電磁學5、教材和主要參考書目：（