《工程光學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱（本科）

1、工程光學(xué)基礎(chǔ)(Introduction to Engineering Optics)課程代碼：03410043學(xué)分：2.5學(xué)時：40 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時：34實驗學(xué)時：。上機學(xué)時：6課程實踐學(xué)時：0 ）先修課程：高等數(shù)學(xué)、普通物理適用專業(yè)：測控技術(shù)與儀器、光電信息科學(xué)與工程教材：工程光學(xué)基礎(chǔ)；曹俊卿；中國計量出版社，2003；Introduction to Optics； Frank L. Pedrotti； Pearson Prentice Hall, 2007一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)（需說明課程對人才培養(yǎng)方面的貢獻(xiàn)）工程光學(xué)基礎(chǔ)是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)選修課，主要講

2、授幾何光學(xué)和物理光學(xué)方 面的基礎(chǔ)理論、基本方法和典型光學(xué)系統(tǒng)的實例和應(yīng)用。本課程在注重論述光學(xué)基本原理的同時， 結(jié)合工程實際，通過本課程的學(xué)習(xí)可較全面掌握光學(xué)基本理論和實際應(yīng)用技術(shù)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程 中掌握工程光學(xué)的基本理論、計算，學(xué)會分析、設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)；培養(yǎng)學(xué)生在掌握經(jīng)典光學(xué)理論的基 礎(chǔ)上，對現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)原理及成像特性有更進(jìn)一步認(rèn)識，為進(jìn)一步研究開發(fā)光學(xué)測試儀器打下基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)（根據(jù)課程特點和對畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，確定課程目標(biāo)。應(yīng)包括知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。）課程目標(biāo)1:能夠運用工程光學(xué)的基本原理，研究、設(shè)計和分析測控系統(tǒng)與儀器中信號的獲取、 傳輸與處理，并解決測試過程中的相關(guān)復(fù)雜工程問題；

3、課程目標(biāo)2：能較順利地查閱本專業(yè)的中外文資料，了解測控系統(tǒng)與儀器中相關(guān)光學(xué)器件、產(chǎn) 品、技術(shù)等的研究現(xiàn)狀，并作出相應(yīng)的分析和改進(jìn)。二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求緒論（-）課程內(nèi)容（1）光學(xué)研究的內(nèi)容（2）光學(xué)學(xué)科發(fā)展簡史（3）若干近代光學(xué)進(jìn)展資料（4）若干科學(xué)家簡介（5）光是電磁波中的一部分（二）教學(xué)要求了解并認(rèn)識本課程的目標(biāo)及對專業(yè)畢業(yè)要求的支撐；了解光學(xué)的研究內(nèi)容、發(fā)展簡史，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)的興趣第一章幾何光學(xué)原理（一）課程內(nèi)容（1）概述（2）幾何光學(xué)的基本定律（3）物像概念和完善成像條件（二）教學(xué)要求（1） 了解幾何光學(xué)常涉及的基本概念；（2）掌握幾何光學(xué)的基本定律；（3）理解光學(xué)系統(tǒng)中的物像關(guān)

4、系以及完善成像的條件。（三）重點與難點（若不單獨列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）（1）費馬原理在解釋光的傳播規(guī)律中的應(yīng)用（2）完善成像的物理條件闡述第二章光學(xué)系統(tǒng)成像原理（一）課程內(nèi)容（1）共軸球面光學(xué)系統(tǒng)（2）理想光學(xué)系統(tǒng)（3）平面光學(xué)系統(tǒng)（4）光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制（二）教學(xué)要求（1）理解單個球面光學(xué)系統(tǒng)的符號規(guī)則、光路計算以及共軸球面系統(tǒng)的成像規(guī)律;（2）掌握理想光學(xué)系統(tǒng)的基本特性，了解三個基點和基面的性質(zhì)；（3）掌握理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系，放大率的計算；（4）掌握平面鏡、平行平板、棱鏡和光楔的成像規(guī)律；（5）理解光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)元件對光線的限制。（三）重點與難點（若不單獨列出，需在教學(xué)要求中

5、適當(dāng)注明）（1）理想光學(xué)系統(tǒng)的組合特性與求解；（2）實際光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制第三章典型成像光學(xué)系統(tǒng)（一）課程內(nèi)容(1)眼睛(2)目視光學(xué)系統(tǒng)(3)攝影系統(tǒng)和投影系統(tǒng)(二)教學(xué)要求(1)掌握各種光學(xué)儀器的工作原理；(2) 了解各種光學(xué)儀器的放大本領(lǐng)的計算。(三)重點與難點(若不單獨列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明)(1)顯微鏡中的光束限制；(2)顯微鏡的分辨率及其有效放大率；(3)望遠(yuǎn)鏡物鏡和目鏡設(shè)計要素。第四章光波的物理基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)表示(-)課程內(nèi)容(1)波動方程(2)簡諧平面波的復(fù)數(shù)表示(3)界面光學(xué)(二)教學(xué)要求(1)理解光的電磁理論；(2) 了解標(biāo)量波和矢量波及其疊加，標(biāo)量波的傅里葉分析；(3

6、)掌握光波的反射和折射的電磁理論處理。(三)重點與難點(若不單獨列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明)(1)掌握光波的偏振狀態(tài)；(2)菲涅爾公式在介質(zhì)界面上反射和折射過程中的應(yīng)用。第五章光的干涉(-)課程內(nèi)容(1)楊氏干涉和相干性問題(2)平板的雙光束干涉(3)平板干涉的應(yīng)用(4)平行平板的多光束干涉(5)光學(xué)薄膜(二)教學(xué)要求(1)理解光相干的三個條件，掌握雙光束和多光束干涉的特性，條紋分布及特點;(2)理解單層與多層光學(xué)薄膜的干涉及其應(yīng)用；(3)掌握典型的干涉儀的結(jié)構(gòu)與干涉特點；（4）理解光的時間和空間相干性。（三）重點與難點（若不單獨列出，需在教學(xué)要求中適當(dāng)注明）（1）分振幅雙光束干涉的條紋形式

7、及特點；（2）時間相干性和空間相干性的表征第六章光的衍射（一）課程內(nèi)容（1）干涉和衍射（2）平面開孔屏的普遍衍射公式（3）兩種典型的衍射（4）衍射的現(xiàn)代進(jìn)展（二）教學(xué)要求（1）理解光的基本衍射理論，掌握單縫衍射和多縫衍射的特點;（2）掌握夫瑯和費以及菲涅耳衍射的性質(zhì)以及相關(guān)計算；（3）掌握光柵的衍射理論和特點；了解衍射的現(xiàn)代進(jìn)展。（三）重點與難點（1）夫瑯禾費衍射中矩孔和圓孔衍射特性的差異；（2）衍射光柵中單縫衍射因子和多縫干涉因子之間的調(diào)制第七章光的偏振（一）課程內(nèi)容（1）偏振光概述（2）晶體的雙折射（3）偏振態(tài)的分析（4）偏振光的干涉（二）教學(xué)要求（1）理解偏振光的特性及其矩陣表示；（2）

8、掌握單軸晶體和雙軸晶體的光學(xué)性質(zhì)及其圖形表示；（3）掌握偏振器件的Jones矩陣；（4） 了解偏振光的干涉特性與應(yīng)用。（三）重點與難點（1）光在單軸晶體和雙軸晶體中的傳播；（2）光波矢和光能流之間的差異及其產(chǎn)生原因；（3）偏振光的干涉特性及其應(yīng)用第八章近代光學(xué)簡介(-)課程內(nèi)容(1)激光原理(2)傅里葉光學(xué)(二)教學(xué)要求(1)掌握激光器發(fā)光原理與條件，理解激光的模式，了解激光器的種類與應(yīng)用;(2) 了解傅里葉光學(xué)以及光信息處理方面的初步知識。(三)重點與難點(1)激光橫模與縱模的物理含義；(2) 4F光學(xué)系統(tǒng)在信息處理中的應(yīng)用三、本課程開設(shè)的實驗項目編號實驗項目名稱學(xué)時類型要求支撐的課程目標(biāo)1

9、注：L“類型”填驗證性、綜合性、設(shè)計性等;2.“要求”填必做、選做。四、學(xué)時分配及教學(xué)方法注：1 .課程實踐學(xué)時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格;章(按序填寫)教學(xué)形式及學(xué)時分配主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)課堂 教學(xué)實 驗上機課程 實踐小計0.50.5講授法第一章1.51.5講授法目標(biāo)1、2第二章527講授法目標(biāo)1、2第三章527講授法目標(biāo)1、2第四章44講授法、案例法目標(biāo)1、2第五章55講授法、案例法目標(biāo)1、2弟八早55講授法、案例法目標(biāo)1、2第七章55目標(biāo)1、2第八章325目標(biāo)1、2合計346402.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、項目、案例等教學(xué)方法）等。五、課

10、程考核考核形式考核要求考核權(quán) 重支撐的課 程目標(biāo)備注實驗考核能夠掌握實驗原理，獨立完成實驗內(nèi)容。10%目標(biāo)1、2平時作業(yè)課后完成15-25個習(xí)題，主要考核學(xué)生對每章知識點 的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度。0%目標(biāo)1、2期末考試米用閉卷考試，內(nèi)容為5-6個計算題、簡述題或案例 分析題，題目用英文表述，學(xué)生回答可以用中文。60%目標(biāo)1、2六、課程目標(biāo)達(dá)成度評價課程目標(biāo)達(dá)成度計算表如下：課程目標(biāo)對應(yīng)考核形式實際評測結(jié)果（學(xué)生達(dá)到的平均水平）對應(yīng)總分達(dá)成度課程目標(biāo)1實驗、平時成績、期 末考試（實驗成績xl0%+平時作業(yè) x30%） /2+期末考試對應(yīng)試題平均 分 x60%10/2+30/2+期末考試對應(yīng) 試題總分x60%達(dá)成度二實際 測評結(jié)果/對 應(yīng)總分課程目標(biāo)2實驗、平時成績、期 末考試（實驗成績xl0%+平時作業(yè) X30%） /2+期末考試對應(yīng)試題平均 分 x60%10/2+30/2+期末考試對應(yīng) 試題總分x60%達(dá)成度=實際 測評結(jié)果/對