《工程光學(xué)》教學(xué)大綱

《工程光學(xué)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：21150141課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)）先修課程：高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、大學(xué)物理等后續(xù)課程：光纖通信技術(shù)、光纖傳感器應(yīng)用技術(shù)等適用專業(yè)：電纜工程開課單位：電纜工程學(xué)院一、課程說明《工程光學(xué)》是電纜工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程主要講授幾何光學(xué)和物理光學(xué)方面的基本理論和基本方法及典型光學(xué)系統(tǒng)實(shí)例和應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能對(duì)光學(xué)的基本概念、基本原理和典型系統(tǒng)有較為深刻的認(rèn)識(shí)，為學(xué)習(xí)光學(xué)相關(guān)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，并為在光纖光纜領(lǐng)域中，對(duì)光纖光纜的制造、設(shè)計(jì)及應(yīng)用中解決相關(guān)光學(xué)問題的能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握光學(xué)的基本概念、基本原理和典型系統(tǒng)，并能對(duì)光纖的制造及應(yīng)用過程中的光學(xué)工程問題進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谋硎龊徒忉?。課程目標(biāo)2：能夠依據(jù)光纖的使用要求，設(shè)計(jì)光纖光纜的加工工藝，并分析影響光纖色散、損耗等因素，確定合理的工藝方案；具備對(duì)光纖進(jìn)行建模、分析的能力，以解決光纖損耗和色散等復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)3：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力；熟悉我國(guó)在光學(xué)領(lǐng)域取得的成就，培植愛國(guó)主義情懷。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《工程光學(xué)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電纜工程畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.1掌握數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)的重要思想和思維方法，理解工程問題的數(shù)理本質(zhì)及其表述方法。課程目標(biāo)1：掌握光學(xué)的基本概念、基本原理和典型系統(tǒng)，并能對(duì)光纖的制造及應(yīng)用過程中的光學(xué)工程問題進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谋硎龊徒忉?。H2.問題分析2.3能夠根據(jù)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，并結(jié)合文獻(xiàn)研究，比較不同的解決方案，以獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)2：能夠依據(jù)光纖的使用要求，設(shè)計(jì)光纖光纜的加工工藝，并分析影響光纖色散、損耗等因素，確定合理的工藝方案；具備對(duì)光纖進(jìn)行建模、分析的能力，以解決光纖損耗和色散等復(fù)雜工程問題。M12.終身學(xué)習(xí)12.1具有勤奮求學(xué)、精于探索的素養(yǎng)，對(duì)問題的辯證思維和批判性思維意識(shí)，以及不斷求知和終身學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。課程目標(biāo)3：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.幾何光學(xué)基本定律與成像概念1.1幾何光學(xué)的基本定律1.2光學(xué)系統(tǒng)的物像概念教學(xué)要求：了解幾何光學(xué)的概念；理解幾何光學(xué)的基本定律；理解光學(xué)系統(tǒng)的物像概念。重點(diǎn)：費(fèi)馬原理。難點(diǎn)：實(shí)物、實(shí)像、虛物、虛像的概念及分辨。21、2、32.理想光學(xué)系統(tǒng)2.1理想光學(xué)系統(tǒng)與共線成像理論2.2無限遠(yuǎn)的軸上（外）物點(diǎn)的共軛像點(diǎn)及光線、無限遠(yuǎn)的軸上（外）像點(diǎn)的對(duì)應(yīng)物點(diǎn)及光線的性質(zhì)，物（像）方焦距的計(jì)算公式2.3物方主平面與像方主平面的性質(zhì)，光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)及性質(zhì)教學(xué)要求：掌握理想光學(xué)系統(tǒng)的概念、成像性質(zhì)；了解透鏡的分類和性質(zhì)。重點(diǎn)：高斯公式和牛頓公式及其理想光學(xué)系統(tǒng)的放大率公式。難點(diǎn)：運(yùn)用理想光學(xué)系統(tǒng)的組合公式求組合系統(tǒng)的焦距。81、2、33.光的電磁理論基礎(chǔ)3.1麥克斯韋方程組、物質(zhì)方程、波動(dòng)方程3.2電磁波的平面波解3.3球面波和柱面波的定義、方程表達(dá)式3.4光在電介質(zhì)分界面和金屬表面的反射和折射教學(xué)要求：明確麥克斯韋方程組、物質(zhì)方程和波動(dòng)方程的表達(dá)式及物理意義；掌握波動(dòng)方程各種電磁波解（其中包括平面波解、簡(jiǎn)諧波解、球面波和柱面波解）的表達(dá)式、物理意義及公式中各參數(shù)的意義和關(guān)系。重點(diǎn)：平面電磁波及其性質(zhì)。難點(diǎn)：麥克斯韋方程組、物質(zhì)方程和波動(dòng)方程。61、2、34.光的干涉和衍射4.1干涉現(xiàn)象和形成干涉的條件4.2衍射現(xiàn)象，惠更斯原理和夫瑯和費(fèi)衍射公式教學(xué)要求：明確光的干涉定義和條件；掌握衍射的定義。重點(diǎn)：干涉和衍射的原理。難點(diǎn)：空間相干性和時(shí)間相干性的概念、區(qū)別及聯(lián)系。101、2、35.光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)5.1自然光、偏振光和部分偏振光的定義、特點(diǎn)5.2偏振度的定義和計(jì)算，能夠產(chǎn)生偏振光的方法5.3晶體光學(xué)的基本概念5.4各種起偏器、分束器和波片的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理教學(xué)要求：掌握自然光、偏振光和部分偏振光的概念、特征和偏振光產(chǎn)生的一般方法；明確與晶體光學(xué)有關(guān)的相關(guān)概念，如晶體的光軸、主平面、主截面、單軸晶體和多軸晶體、正晶體和負(fù)晶體等；掌握典型偏振器件工作原理和一般分析方法。重點(diǎn)：3種波片對(duì)不同偏振態(tài)入射光的作用。難點(diǎn)：分析晶體的主平面、主截面和晶體快慢軸的關(guān)系。61、2、3合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、習(xí)題講解、視頻資源等教學(xué)手段，促進(jìn)學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力，完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。六、課程資源1.推薦教材（1）郁道銀.工程光學(xué)（第四版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2020.（2）陳穎.工程光學(xué)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2016.2.參考書（1）郁道銀,談恒英.工程光學(xué)基礎(chǔ)教程（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2019.（2）張以謨.應(yīng)用光學(xué)（第三版）[M].北京：電子工業(yè)出版社.2008.（3）梁銓廷.物理光學(xué)（第三版）[M].北京：電子工業(yè)出版社.2009.（4）廖延彪.光學(xué)原理與應(yīng)用（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版社.2006.3.期刊（1）光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù),信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十三研究所主辦.（2）光學(xué)學(xué)報(bào),中科院上海光機(jī)所、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì).（3）Optica,TheOpticalSociety.（4）OpticsExpress,TheOpticalSociety.（5）OpticsLetters,TheOpticalSociety.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）工程光學(xué)網(wǎng)站：/gcgx/.（2）國(guó)家精品資源共享課網(wǎng)址：/sCourse/course_2249.html.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核出勤率4根據(jù)課堂出勤情況進(jìn)行考核，滿分100分。以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√22課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?5作業(yè)20（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?105章節(jié)測(cè)試6（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）以測(cè)試成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?22期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核工程光學(xué)的基本知識(shí)、基本理論等內(nèi)容及學(xué)生綜合應(yīng)用、分析等能力。（3）期末考核方式為大作業(yè)或課程論文?！獭獭?52510合計(jì)：100分394417八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以出勤率、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、章節(jié)測(cè)試、大作業(yè)或課程論文等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末考核成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），期末考核中對(duì)基本知識(shí)、基本理論、基本技能的考核分值不超過50%，對(duì)綜合應(yīng)用、分析的考核不低于50%；出勤率、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、章節(jié)測(cè)試等過程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和期末考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60出勤率10請(qǐng)假1次以內(nèi)，出勤率90%以上。請(qǐng)假3次以內(nèi)，出勤率80%。請(qǐng)假3次以內(nèi)，曠課1次以內(nèi)，出勤率70%以上。請(qǐng)假3次以內(nèi)，曠課3次以內(nèi)，出勤率60%以上。請(qǐng)假5次以上，曠課3次以上，出勤率60%以下。課堂表現(xiàn)25筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)50作業(yè)