工程光學(xué)教學(xué)大綱

《工程光學(xué)》課程教學(xué)大綱課程基本信息課程中文名稱(chēng)：工程光學(xué)課程英文名稱(chēng)：EngineeringOptics課程編號(hào)：課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)必修課選課對(duì)象：測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)開(kāi)課學(xué)期：第5學(xué)期課程學(xué)時(shí)：教學(xué)總學(xué)時(shí)：54；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12課程學(xué)分：教學(xué)學(xué)分：3；實(shí)驗(yàn)學(xué)分：1先修課程：普通物理、高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)課程性質(zhì),目的與任務(wù)工程光學(xué)是自動(dòng)化測(cè)試與控制專(zhuān)業(yè)本科生必修課，是機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)本科生的指定選修課，課程共十四章，上篇幾何光學(xué)系統(tǒng)地介紹了幾何光學(xué)的基本定律與成像理論、抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)與成像特性、平面與平面鏡成像系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)中的成像光束限制、光度學(xué)的基本原理、光學(xué)系統(tǒng)的光線(xiàn)光路計(jì)算和像差基本理論、典型光學(xué)系統(tǒng)和當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)的成像特性和設(shè)計(jì)規(guī)定。下篇物理光學(xué)具體地?cái)⑹隽斯獾碾姶判再|(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(yīng)用、光波的衍射和付里葉光學(xué)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(wù)：通過(guò)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)規(guī)定學(xué)生掌握幾何光學(xué)的基本定律、高斯光學(xué)原理；學(xué)會(huì)應(yīng)用光線(xiàn)追跡辦法進(jìn)行光路分析及像差計(jì)算；掌握典型光學(xué)系統(tǒng)(放大鏡,顯微鏡,望遠(yuǎn)鏡,攝像/投影)的特性；掌握當(dāng)代光學(xué)有關(guān)知識(shí)(傅里葉變換光學(xué)，激光光學(xué)，光纖光學(xué)，掃描光學(xué)及光電光學(xué)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(diǎn)；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(xué)基本原理的同時(shí)，結(jié)合工程實(shí)際,通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)可較全方面掌握光學(xué)基本理論和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握工程光學(xué)的基本理論、計(jì)算，學(xué)會(huì)分析、設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)；培養(yǎng)學(xué)生在掌握典型光學(xué)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)原理及成像特性有更進(jìn)上步識(shí)，為進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)光學(xué)測(cè)試儀器打下基礎(chǔ)。

三、重要教學(xué)內(nèi)容第一章：

幾何光學(xué)基本定律與成像概念：幾何光學(xué)基本定律，成像的基本概念，光路計(jì)算與近軸成像，球面光學(xué)成像系統(tǒng)。第二章：抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng)：抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng)與共線(xiàn)成像理論，基點(diǎn)與基面，物像關(guān)系，放大率，光學(xué)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(xué)系統(tǒng)中的光束限制：攝影系統(tǒng)和光闌，望遠(yuǎn)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(xué)系統(tǒng)景深。第五章：光度學(xué)與色度學(xué)基礎(chǔ)：輻射量與光度量，光傳輸中光學(xué)量的變化規(guī)律，成像系統(tǒng)像面光照度，色度學(xué)知識(shí)。第六章：光線(xiàn)的光路及像差理論：光線(xiàn)光路計(jì)算，球差，彗差，像散和場(chǎng)曲，畸變，色差，波像差。第七章：典型光學(xué)系統(tǒng)：眼睛，放大鏡，顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡，目鏡，攝影與投影系統(tǒng)，系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算。第八章：當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)：激光光學(xué)系統(tǒng)，傅里葉光學(xué)系統(tǒng)，掃描光學(xué)系統(tǒng)，光纖光學(xué)系統(tǒng)，光電光學(xué)系統(tǒng)。第九章：光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)和像差公差：瑞利判斷和中心點(diǎn)亮度，分辨率，點(diǎn)列圖，光學(xué)傳遞函數(shù)，光學(xué)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(jiàn)度。第十二章：光的衍射：典型孔徑的夫瑯和費(fèi)衍射，多縫的夫瑯和費(fèi)衍射，衍射光柵。第十三章：光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)：偏振光概述，光在晶體中的傳輸，晶體光學(xué)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(xué)時(shí)分派章節(jié)學(xué)時(shí)幾何光學(xué)基本定律與成像概念3抱負(fù)光學(xué)系統(tǒng)5平面與平面系統(tǒng)4光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制5光度學(xué)與色度學(xué)基礎(chǔ)3光線(xiàn)的光路及像差理論5典型光學(xué)系統(tǒng)6當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)3光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)和像差公差3課堂討論及習(xí)題解說(shuō)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(xué)基礎(chǔ)3合計(jì)54五、教學(xué)辦法運(yùn)用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方式，采用習(xí)題、課堂討論及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等手段提高教學(xué)效果。六、考試考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方法考核方式：閉卷筆試成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)30%；卷面成績(jī)70%。七、教材及參考書(shū)選用教材：郁道銀等編著，工程光學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社。

重要參考書(shū)：張以謨，應(yīng)用光學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社；