《物理光學(xué)》課程教學(xué)大綱

《物理光學(xué)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱物理光學(xué)PhysicalOptics課程編碼SCC622811030開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊物理光學(xué)學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時52講授40實驗12上機(jī)0實踐0課外學(xué)時52適用專業(yè)光電信息科學(xué)與工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、大學(xué)物理（2-1）、應(yīng)用光學(xué)、大學(xué)物理（2-2）課程簡介（必修）本課程是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，是一門中英雙語課程。課程以電磁理論為理論基礎(chǔ)，分析光波的疊加特性，闡述光波的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象及其物理機(jī)制及應(yīng)用，了解光的吸收、色散、散射現(xiàn)象。課程教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生深入了解并熟練掌握物理光學(xué)的重要知識和專業(yè)英文描述，能夠利用物理光學(xué)知識和數(shù)學(xué)模型對相關(guān)領(lǐng)域的工程問題進(jìn)行推演和分析；能夠應(yīng)用基本原理識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析光電信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問題；了解本專業(yè)領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、研究熱點，并具備跨文化交流能力。ThiscourseisabasiccorecourseforthestudentswiththemajorofOptoelectronicInformationScienceandEngineering.ItisalsoabilingualcurriculumofChineseandEnglish.Inthiscourse,thesuperpositioncharacteristicsoflightwavesareanalyzedbasedonelectromagnetictheory.Theinterference,diffractionandpolarizationphenomenaoflightwavesaswellastheirphysicalmechanismsandapplicationarelecturedindetails.Thenphenomenaoflightabsorption,dispersionandscatteringarealsointroduced.TheteachinggoalofthecourseistoenablestudentstounderstandandmastertheimportantknowledgeofphysicalopticsandprofessionalEnglishdescription.Afterlearning,theycanusephysicalopticsknowledgeandmathematicalmodelstoinferandanalyzeengineeringproblemsinrelatedfieldsandcanapplybasicprinciplestoidentify,expressandliteratureresearchandanalysisofcomplexengineeringissuesinthefieldofoptoelectronicinformation.Theyalsohavetheabilityofunderstandingofinternationaldevelopmenttrendsandresearchhotspotsinthisfieldofexpertise,andtheabilitytocommunicateacrosscultures.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：能夠理解并掌握物理光學(xué)的基本概念、原理、分析方法、應(yīng)用，能夠建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用物理光學(xué)的基本原理和知識和分析光電信息領(lǐng)域的工程問題。是1.32M2目標(biāo)2：能夠物理光學(xué)的基本原理，正確描述、識別與物理光學(xué)相關(guān)的光電信息領(lǐng)域的復(fù)雜問題，判斷其關(guān)鍵環(huán)節(jié)。是2.23M3目標(biāo)3：能夠進(jìn)行與物理光學(xué)相關(guān)的實驗研究，能夠正確處理實驗數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理光學(xué)的基本原理正確建模對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋，并且通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。是4.34M4目標(biāo)4：了解學(xué)科前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具有自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力，能夠?qū)ξ锢砉鈱W(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流?；菊莆湛萍加⒄Z，能熟練閱讀本專業(yè)的外文文獻(xiàn)，并具有聽、說、寫、譯和進(jìn)行國際交流的基本能力。具有一定的國際視野和跨文化交流能力。是10.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第1章光的電磁理論本章重點難點：平面電磁波、復(fù)振幅、菲涅爾公式、全反射////21.11.1電磁場基本方程麥克斯韋方程組、物質(zhì)方程M10.5講授0.5自學(xué)大綱31.21.2平面電磁波及性質(zhì)單色平面波解、波函數(shù)、復(fù)振幅、單色平面波的性質(zhì)M10.5講授0.5自學(xué)資料41.31.3球面波和柱面波球面波和柱面波的定義、波函數(shù)、復(fù)振幅M10.5講授0.5自學(xué)資料51.41.4光波在介質(zhì)界面上的反射和折射反射定律、折射定律、菲涅爾公式M12講授0.5自學(xué)資料61.51.5全反射反射系數(shù)和相位變化，隱逝波M21.5講授+討論3案例討論7第2章第2章光的干涉本章重點難點：楊氏干涉，平板雙光束干涉，邁克爾遜干涉儀，法布里-玻羅干涉儀////82.12.1兩個頻率相同、振動方向相同的單色光波的疊加代數(shù)加法、復(fù)數(shù)方法、相幅矢量加法M11講授0.5自學(xué)資料92.22.2實際光波的干涉及實現(xiàn)方法相干條件、相干光的實現(xiàn)M11講授0.5自學(xué)資料102.32.3楊氏干涉干涉圖樣計算、干涉條紋M1,M22講授1自學(xué)資料112.42.4干涉條紋的可見度相干光束振幅比、空間相干性、時間相干性M12講授1自學(xué)資料122.52.5平板的雙光束干涉等傾干涉、等厚干涉、牛頓環(huán)、應(yīng)用M1,M2,M32講授2自學(xué)資料132.62.6邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀的原理和應(yīng)用M2,M42講授+討論3專題研究142.72.7平行平板的多光束干涉平行平板的多光束干涉M12講授2自學(xué)資料152.82.8法布里-玻羅干涉儀法布里-玻羅干涉儀的原理和應(yīng)用M2,M3,M42講授+討論4專題研究16第3章第3章光的衍射本章重點難點：夫瑯禾費(fèi)衍射，成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)、衍射光柵////173.13.1光的衍射原理惠更斯-菲涅爾原理、衍射分類M11講授0.5自學(xué)資料183.23.2典型孔徑的夫瑯禾費(fèi)衍射單縫衍射、矩孔衍射、圓孔衍射M1,M32講授0.5自學(xué)資料193.33.3光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射和分辨本領(lǐng)瑞利判據(jù)、典型成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)M1,M2,M42講授+討論4專題研究203.43.4夫瑯禾費(fèi)多縫衍射雙縫衍射、多縫夫瑯禾費(fèi)衍射M1,M22講授1自學(xué)資料213.53.5衍射光柵光柵的分光性能、光柵光譜儀、閃耀光柵M1,M2,M3,M43講授4專題研究223.63.6菲涅耳衍射菲涅爾波帶法、圓孔和圓盤的菲涅爾衍射、波帶片M21講授+討論1自學(xué)資料23第4章第4章光的偏振本章重點難點：單色平面波在晶體中的傳播，偏振光的變換和測定////244.14.1光波的偏振特性概述光波的偏振狀態(tài)、偏振度M11講授0.5自學(xué)資料254.24.2兩個頻率相同、振動方向相互垂直的光波的疊加橢圓偏振光、左旋和右旋M12講授1自學(xué)資料264.34.3晶體的雙折射晶體的結(jié)構(gòu)特征、雙折射現(xiàn)象、馬呂斯定律、光在晶體表面的折射和反射、惠更斯作圖法M1,M21講授1自學(xué)資料274.44.4偏振元件偏振片、偏振棱鏡M1,M21講授+討論0.5自學(xué)資料284.54.5波片波片分類、半波片、四分之一波片、相位補(bǔ)償器、用波片改變光的偏振態(tài)M1,M21講授1自學(xué)資料294.64.6偏振光的變換和檢測偏振光的變換、獲得各種偏振光的方法、偏振光的檢測M1,M22講授+討論1自學(xué)資料30第5章光的吸收、散射、色散本章重點難點：近場顯微術(shù)與應(yīng)用////315.15.1光的吸收吸收的線性規(guī)律、光的吸收與波長的關(guān)系、吸收光譜M1,M20.5講授0.5自學(xué)資料325.25.2光的散射散射與媒質(zhì)不均勻性尺度的關(guān)系、瑞利散射定律、拉曼散射M1,M20.5講授0.5自學(xué)資料335.35.3光的色散正常色散、反常色散,群速度、相速度M1,M2,M41講授+討論4專題研究四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每章布置3~4道作業(yè)題目，布置線上學(xué)習(xí)作業(yè)。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨(dú)立完成評分。3.考核學(xué)生對物理光學(xué)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要為計算題。10%2案例討論1.本課程設(shè)置1個案例討論環(huán)節(jié)，學(xué)生進(jìn)行分組調(diào)研討論。2.成績采用百分制，根據(jù)學(xué)生自評、小組打分來確定。3.考核學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力、尋求復(fù)雜物理光學(xué)工程問題合理的解決方案的能力。10%3專題研究1.本課程中期布置專題研究報告題目，任選其中一個題目進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研、分析、總結(jié)。2.成果以中文總結(jié)、英文PPT的形式完成。3.成績采用百分制，學(xué)生進(jìn)行自評和互評，取平均成績。4.考核學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研、閱讀、總結(jié)能力，及英文交流能力。20%4實驗1.本課程12個學(xué)時實驗，共四次實驗。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.考核學(xué)生對物理光學(xué)知識的實踐應(yīng)用能力。20%5期末考試1.開卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對物理光學(xué)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、作圖題、計算題、論述題。40%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)40%A-獨(dú)立思考、按時完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時完成，，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案存在少許錯誤。C-獨(dú)立思考、按時完成，解題思路比較清晰、答案存在錯誤。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成。2M1期末考試60%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）3M2案例討論30%A-案例討論過程中能夠積極參與、大量調(diào)研分析，準(zhǔn)備充分，討論積極、邏輯清晰、分析有理有據(jù)、有自己的理解、能夠獲得有效的結(jié)論。B-案例討論過程中能夠積極參與、認(rèn)真調(diào)研分析，準(zhǔn)備較充分，能夠獲得比較有效的結(jié)論。C-案例討論過程中能夠積極參與、但準(zhǔn)備不夠充分、未能得到合理的解決方案。D-案例討論過程中未能積極有效參與。4M2專題研究40%A-獨(dú)立、按時完成，格式規(guī)范、表述準(zhǔn)確，調(diào)研充分，內(nèi)容豐富，總結(jié)分析準(zhǔn)確合理，有自己的觀點及展望。B-獨(dú)立、按時完成，格式規(guī)范、表述準(zhǔn)確，調(diào)研充分，內(nèi)容豐富，總結(jié)分析不足。C-獨(dú)立、按時完成，格式規(guī)范、表述準(zhǔn)確，調(diào)研不夠充分，內(nèi)容相對單薄。D-大量抄襲，未能按時完成，格式、文字、表述混亂。5M2期末考試30%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）6M3實驗100%A-實驗過程中認(rèn)真完成實驗要求，得到正確的實驗結(jié)果，實驗報告格式正確，步驟敘述清楚，正確分析實驗數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。B-實驗過程中認(rèn)真完成實驗要求，得到正確的實驗結(jié)果，實驗報告格式正確，步驟敘述比較清楚，正確分析實驗數(shù)據(jù)，從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得比較有效的結(jié)論。C-實驗過程中認(rèn)真完成實驗要求，不能得到正確的實驗結(jié)果，實驗報告格式正確，步驟敘述清楚，沒有正確分析實驗數(shù)據(jù)，但是結(jié)合理論分析可以從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。D-實驗過程中不能完成實驗要求，不能得到正確的實驗結(jié)果，不能從技術(shù)角度優(yōu)選解決方案獲得有效的結(jié)論。7M4專題研究70%A-獨(dú)立、按時完成，格式規(guī)范、表述準(zhǔn)確，調(diào)研充分，內(nèi)容豐富，總結(jié)分析準(zhǔn)確合理，有自己的觀點及展望。B-獨(dú)立、按時完成，格式規(guī)范、表述準(zhǔn)確，調(diào)研充分，內(nèi)容豐富，總結(jié)分析不足。C-獨(dú)立、按時完成，格式規(guī)范、表述準(zhǔn)確，調(diào)研不夠充分，內(nèi)容相對單薄。D-大量抄襲，未能按時完成，格式、文字、表述混亂。8M4期末考試30%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）評分等級說明：六、教材與參考資料序號教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|物理光學(xué)（第五版）,梁銓廷,電子