《光学》教学大纲
《高等光学》课程教学大纲
《高等光学》课程教学大纲《高等光学》课程教学大纲一、中文课程简介（含课程名、课程编号、学分、总学时、课程内容概要等内容））课程名称：高等光学课程代码：学分：3 总学时：48 课程内容概要：本课程主要为需要深入学习经典和近现代光学知识的研究生开设，属于专业基础课。
本课程以光的电磁理论为主轴，系统地介绍了光学的基本概念和知识，内容涉及广泛，理论分析深刻，大体涵盖了现代光学各个分支的基本内容。
二、英文课程简介（含课程名、课程编号、学分、总学时、课程内容概要等内容））Course Name: Advanced Optics Course Code:Credits: 3 Total class hours: 48 Course content summary: This course is mainly for graduate students who need to deeply study classic and modern optical knowledge, which belongs to professional basic course. Based on the electromagnetic theory of light, this course systematically introduces the basic concepts and knowledge of optics, covering a wide range of contents and profound theoretical analysis, covering the basic contents of various branches of modern optics. 三、教学目标《高等光学》课程属于基础光学的后续课程，含有更多的物理概念及更深入的数学推导，理解物理概念和掌握数学推导，对于培养学生的而逻辑思维能力和分析、解决问题的能力大有益处，通过本课程学习，有助于培养学生对高等光学知识的理解和提高前沿光学文献知识的阅读和理解能力，激发学生的科研兴趣。
高等光学教学大纲
高等光学教学大纲高等光学教学大纲光学作为物理学的一个分支，研究光的传播、干涉、衍射、偏振、吸收等现象及其与物质的相互作用。
在现代科学技术的发展中，光学扮演着重要的角色。
高等光学教学大纲旨在为学生提供系统的光学知识，培养学生的光学思维和实验技能，为他们在科学研究、工程技术和教学等领域做好充分准备。
一、光的本质和传播在这一部分，学生将学习到光的本质和传播的基本原理。
首先，介绍光的波动性和粒子性，并通过实验观察光的衍射和干涉现象来验证这些理论。
其次，学生将学习到光的传播速度、光的折射和反射等基本规律，并掌握用光的传播规律解决实际问题的方法。
二、光的干涉和衍射在这一部分，学生将深入学习光的干涉和衍射现象。
首先，介绍光的干涉现象及其应用，如杨氏双缝干涉、牛顿环干涉等。
通过实验，学生将亲自观察和分析干涉条纹的形成和变化规律。
其次，学生将学习到光的衍射现象及其应用，如单缝衍射、多缝衍射等。
通过实验，学生将探究衍射的规律和特点，并掌握利用衍射解决实际问题的方法。
三、光的偏振和吸收在这一部分，学生将学习光的偏振和吸收现象。
首先，介绍光的偏振现象及其应用，如偏振片的原理和使用等。
通过实验，学生将探究偏振光的性质和偏振片的工作原理。
其次，学生将学习光的吸收现象及其应用，如吸收光谱和吸收系数等。
通过实验，学生将分析物质对光的吸收规律，并掌握利用吸收光谱解决实际问题的方法。
四、光的相干和激光在这一部分，学生将学习光的相干和激光现象。
首先，介绍光的相干性及其应用，如干涉仪的原理和使用等。
通过实验，学生将观察和分析相干光的干涉现象，并掌握利用相干光解决实际问题的方法。
其次，学生将学习激光的基本原理和特点，并了解激光在科学研究、医学、通信等领域的应用。
五、光的散射和色散在这一部分，学生将学习光的散射和色散现象。
首先，介绍光的散射现象及其应用，如雷利散射和拉曼散射等。
通过实验，学生将观察和分析散射光的特点和规律，并掌握利用散射光解决实际问题的方法。
《光 学》教案
《光学》教案教学基本要求：1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法3.理解迈克尔孙干涉纹、法布里—珀罗干涉纹的基本原理4.了解光的时间相干性和光的空间相干性第一次课注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。
第一章光的干涉1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法3.理解迈克尔孙干涉纹、法布里—珀罗干涉纹的基本原理4.了解光的时间相干性和光的空间相干性第二次课注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。
第一章光的干涉教学基本要求：2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法3.理解迈克尔孙干涉纹、法布里—珀罗干涉纹的基本原理4.了解光的时间相干性和光的空间相干性第三次课形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。
第一章光的干涉教学基本要求：1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法第四次课注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。
第一章光的干涉教学基本要求：1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法第五次课注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。
第一章光的干涉教学基本要求：1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法4.了解光的时间相干性和光的空间相干性第六次课形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。
第二章光的衍射教学基本要求：1.掌握惠更斯—菲涅耳原理理及衍射的强度公式。
《现代光学导论》课程教学大纲
《现代光学导论》课程教学大纲课程名称：现代光学导论课程类别：专业选修课适用专业：物理学考核方式：考查总学时、学分：32学时 2 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《现代光学导论》是依据四年制本科物理学专业培养目标而开设的专业选修课。
通过本课程的学习使学生系统学习从经典波动光学到现代变换光学的基本概念和规律、典型现象和重要应用，以及诸多方面的新进展。
培养学生理论联系实际，结合近代光学发展前沿，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。
为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。
其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：在经典光学基础上，利用线性系统理论和傅里叶分析方法分析光学问题；从光的物理本质电磁波出发，系统学习现代光学的基础理论,介绍光学信息处理技术的原理以及最新技术进展。
课程教学目标2：理解傅里叶变换所包含的光学变换的概念、思想基础和数理能力，使学生在以后的工作或者科学研究中遇到其他种类的变换比如分数傅里叶变换和小波变换等，也能较快地掌握，同时也可让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求学生应预修普通物理、高等数学、光学等课程。
三、先修课程普通物理、高等数学、光学四、课程教学重、难点重点:现代光学的基础理论、基本概念。
难点:现代光学的物理机制。
五、课程教学方法与教学手段采用课堂讲授式、讨论式等教学方法，借助多媒体辅助教学手段。
通过阅读主要参考书目、网上查询、资料整理和专题讨论，加深对现代光学基本原理的了解，并了解该学科的发展前沿。
六、课程教学内容第一章：波动光学引论（8学时）1．教学内容（1）光波干涉引论；（2）光波衍射引论；（3）偏振光学引论；（4）光波的时空相干性。
现代光学基础教学大纲
现代光学基础教学⼤纲现代光学基础(Fundamentals of Modern Optics)(学时50)⼀、简要说明本⼤纲是根据福建农林⼤学本科培养计划⾯向电⼦科学与技术本科专业及相关专业制定的教学⼤纲，总学时为50，总学分为3学分。
课程类别是：专业基础课。
⼆、课程的性质、地位和任务本课程以波动光学为基础，系统⽽深⼊地论述了从经典波动光学到现代变换光学所包括的基本概念和基本规律，全⾯⽽细致地分析了典型光学现象及其重要应⽤，反映了光学在诸多⽅⾯的新进展。
通过本课程的学习，使学⽣系统和全⾯地掌握波动光学的基本理论、研究⽅法和实际应⽤，为学习与光学相关的其它专业课打下基础。
三、教学基本要求和⽅法教学内容的基本要求分三级:掌握、理解、了解。
掌握：属较⾼要求。
对于要求掌握的内容（包括定理、定律、原理、物理意义及适⽤条件）都应⽐较透彻明了，并能熟练地⽤以分析和计算与⼯科本科⽔平的有关问题，对于那些由基本定律导出的定理要求会推导。
理解：属⼀般要求。
对于要求理解的内容（包括定理、定律、原理、物理意义及适⽤条件）都应明了，并能⽤以分析和计算与⼯科本科⽔平的有关问题，对于那些由基本定律导出的定理不要求会推导。
了解：属较低要求。
对于要求了解的内容，应知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它进⾏定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义1、基本要求要求学⽣较系统、全⾯的掌握光学设计理论和设计⽅法、了解光学材料及其加⼯要求。
2、教学⽅法采⽤理论和实际、传统教学与现代教学技术相结合的办法进⾏教学。
四、授课教材及主要参考书⽬教材：钟锡华主编.现代光学基础.北京⼤学出版社出版,2003.参考书：1、赵凯华、钟锡华编.光学.北京⼤学出版社出版,1984.2、⽺国光、宋菲君编.⾼等物理光学.中国科技⼤学出版社出版,1989.3、姚启钧编.光学教程.北京:⾼度教育出版社出版,2002.五、学分和学时分配六、教学主要内容及学时分配（50学时）第⼀章费马原理与变折射率光学 (3学时)1、⽬的要求：本章以费马原理作为光线光学的理论基础来分析光线径迹。
物理光学教学大纲
物理光学Physical optics学分：4 总学时：64 理论学时：64 实验／实践学时：一、课程作用与目的1．使学生牢固地掌握有关干涉、衍射、偏振等现象的基本原理和规律，理解光的波动本性，为后续课程奠定必要的基础。
2．使学生牢固地掌握几何光学中的基本概念、近轴成像的规律和作图成像法，熟悉典型助视光学仪器的基本原理。
通过本课程的学习，使学生掌握光学的基本理论、基本知识，为后续课程打好基础。
二、课程基本要求1．要求学生牢固掌握有关光的传播及其本性，包括干涉、衍射、偏振等基本现象、原理和规律，为后继课程奠定必要的基础。
并了解它们在科研、生产和实践上的应用。
2．要求学生牢固掌握几何光学的基本概念、成像规律和作图方法。
熟悉典型助视光学仪器的基本原理。
3．培养学生在课堂教学、习题课及课外作业中的独立思考能力。
三、教材及主要参考书1．主要使用教材梁铨廷编著．物理光学．第3版．北京：电子工业出版社，2008年．2．主要参考书[1] 刘翠红编著．物理光学学习指导与题解．第1版．北京：电子工业出版社，2009年．[2] 梁铨廷，刘翠红编著．物理光学简明教程．第1版．北京：电子工业出版社，2010年．[3] 张洪欣，高宁，车树良编著．物理光学．第1版．北京：清华大学出版社，2010年．[4] 刘晨主编．物理光学．第3版．合肥：合肥工业大学出版社，2007年．四、课程内容绪论主要内容：光学的发展史。
重点和难点：光学的学习内容和学习方法，光学的发展过程和特点。
第一章光的电磁理论主要内容：光的电磁波性质、平面电磁波、球面波和柱面波、光源和光的辐射、电磁场的边值关系、光在两介质分界面上的反射和折射、全反射、重点和难点：光波在金属表面的透射和反射、光的吸收、色散和散射第二章光波的叠加与分析主要内容：两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加、驻波、两个频率相同振动方向互相垂直的光波的叠加、不同频率的两个单色光波的叠加、光波的分析重点和难点：振动方向相同的单色光波的叠加、光波的分析第三章光的干涉和干涉仪主要内容：实际光波的干涉及实现方法、杨氏干涉实验、分波前干涉的其他实验装置、条纹的对比度、相干性理论、平行平板产生的干涉、楔形平板产生的干涉、用牛顿环测量透镜的曲率半径、迈克耳孙干涉仪重点和难点：杨氏干涉实验、分波前干涉的其他实验装置、用牛顿环测量透镜的曲率半径、迈克耳孙干涉仪第四章多光束干涉与光学薄膜主要内容：平行平板的多光束干涉、法布里-珀罗干涉仪和陆末-盖尔克板、多光束干涉原理在薄膜理论中的应用、重点和难点：法布里-珀罗干涉仪、多光束干涉原理第五章光的衍射主要内容：惠更斯-菲涅耳原理、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射、矩孔和单缝的夫琅禾费衍射、圆孔的夫琅禾费衍射、光学成像系统的衍射和分辨本领、多缝夫琅禾费衍射、衍射光栅、圆孔和圆屏的菲涅耳衍射、全息照相重点和难点：惠更斯-菲涅耳原理、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射、分辨本领第六章傅里叶光学主要内容：平面波的复振幅及空间频率、单色波场中复杂的复振幅分布及其分解、衍射现象的傅里叶分析方法、透镜的傅里叶变换性质和成像性质、相干成像系统分析及相干传递函数、非相干成像系统分析及光学传递函数、相干光学信息处理重点和难点：衍射现象的傅里叶分析方法、透镜的傅里叶变换性质和成像性质、相干成像系统分析及相干传递函数第七章光的偏振与晶体光学基础主要内容：偏振光和自然光、晶体的双折射、晶体光学性质的图形表示、光波在晶体表面的反射和折射、晶体光学器件、偏振光和偏振器件的矩阵表示、偏振光的干涉、旋光性、晶体、液体和液晶的电光效应、晶体的非线性光学效应重点和难点：晶体的双折射、偏振光的干涉、晶体的非线性光学效应五、习题或作业（此项可根据课程特点自行选择）根据教学需要，布置60道习题对各章重点内容加强巩固，作业完成情况作为评定课程成绩的一部分。
物理光学教学大纲
物理光学教学大纲一、引言光学作为物理学一门重要的分支，研究光的传播、现象和性质。
本大纲旨在为物理光学的教学提供指导，明确教学目标和内容，帮助学生全面理解光学的基本概念和原理，并具备解决相关问题的能力。
二、教学目标1. 理解光传播的基本原理和光的性质；2. 掌握光的几何光学和物理光学的基本理论和方法；3. 能够解析、计算光的传播、干涉、衍射和偏振等现象；4. 培养学生的实验能力和科学思维，能够运用光学原理进行实验研究和问题解决。
三、教学内容1. 光的几何光学1.1 光的传播和衍射- 光的直线传播和折射定律- 光的衍射现象和衍射公式的推导1.2 光的成像- 薄透镜成像原理和公式- 球面透镜和透镜组成像1.3 光的干涉- 干涉现象的解析- 杨氏双缝干涉和牛顿环实验2. 光的物理光学2.1 光的偏振- 光的偏振现象和偏振光的产生- 偏振光的检偏和分析2.2 光的衍射- 衍射的基本原理和衍射图样的计算- 衍射光栅和衍射光谱的特性2.3 光的干涉- 条纹干涉的一般特点和计算方法- 干涉仪器的应用和实验设计四、教学方法1. 理论讲授：在教室内进行光学理论的讲解，重点强调概念和原理的理解。
2. 实验教学：通过实验展示光学现象，激发学生的学习兴趣，培养实验技能。
3. 讨论交流：组织学生进行学科内外的问题讨论和解答，促进学生思考和合作精神的培养。
4. 作业和练习：布置相关习题和实验报告，加强学生对知识的巩固和应用。
五、教学评估1. 课堂考核：通过课堂问答、小测验等形式，评估学生对知识的掌握情况。
2. 实验报告评分：针对实验教学内容，评估学生实验设计和实验报告的能力。
3. 期末考试：综合考察学生对整个物理光学知识的理解和应用能力。
六、参考教材1. 《大学物理教程·光学》张田勤、杜忠逸著，高等教育出版社2. 《物理光学学科前沿导引》焦信环主编，科学出版社七、教学进度安排1. 第1周：光的直线传播和折射定律2. 第2周：光的衍射现象和衍射公式的推导3. 第3周：薄透镜成像原理和公式4. 第4周：球面透镜和透镜组成像5. 第5周：杨氏双缝干涉和牛顿环实验6. 第6周：光的偏振现象和偏振光的产生7. 第7周：偏振光的检偏和分析8. 第8周：衍射的基本原理和衍射图样的计算9. 第9周：衍射光栅和衍射光谱的特性10. 第10周：条纹干涉的一般特点和计算方法11. 第11周：干涉仪器的应用和实验设计12. 第12周：复习和总结八、结语通过本大纲，希望能够全面指导物理光学的教学工作，使学生在学习过程中掌握光学的基本概念和原理，并能够灵活应用于实际问题的解决中。
《光学》教学大纲(本科)
《光学》教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。
一、课程地位与课程目标(一)课程地位振动和波动是横跨物理学不同领域的一种非常普遍而重要的运动形式，是声学，光学，电工学，无线电等技术部门的理论基础。
光学是普通物理学的一个重要组成部分，是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用的基础学科。
光学是近代物理学的生长点，例如量子力学就起源于光学。
在物理专业中，它和原子物理、电动力学、量子力学等后继课有密切的关系，另外，也是光学专业的硕士研究生学好《高等光学》、《非线性光学》等课程的前提。
(-)课程目标1.知识目标：通过对本课程的学习，使学生系统地掌握振动与波动现象的物理规律。
学会运用数学知识和光学基本理论解决具体问题。
掌握几何光学、物理光学和光与物质相互作用的主要内容和理论，牢固地掌握几何光学、波动光学、量子光学、现代光学的基本理论和应用，深刻理解有关干涉、衍射、偏振等现象的原理和规律，理解光的波动、量子本性，培养学生的抽象逻辑思维能力，为后续课程奠定必要的基础。
2.能力目标：培养学生观察、分析' 概括的思维能力；培养学生自学、观察和独立思考的能力。
通过光学内容和研究方法的教学，培养学生的辩证唯物主义世界观。
3.素质目标：加强科学方法的教育，培养其良好的科学素质；培养学生独立思考的能力，初步具备分析问题、解决问题的能力；培养学生求实精神，创新意识和科学美感；引导学生开展团队式实践性学习，还有助于培养学生团队协作精神及有效的沟通能力。
二、课程目标达成的途径与方法本课程采用双语教学，以课堂教学为主。
在教学中要求有双语的最基本形式，对教材的利用要有一定的双语渗透，课外作业、期中、期末考核中对学生的双语学习要有一定要求，学生会用简单的英语描述一些光学相关的现象并解释。
专门安排小组讨论课，同时选择部分课程内容形成专题，以学生为主讨论专题内容及习题，学生组成团队式学习，通过教师讲解和团队讨论相结合的方式，使学生掌握各部分内容，从而完成教学任务。
《光学》教学大纲一、课程性质、目的与任务《光学》是自然科学中发展
《光学》教学大纲一、课程性质、目的与任务《光学》是自然科学中发展最早的学科之一，它与人类生活密不可分，与自然科学的发展密切相关。
光学是一门古老的学科，又是一门正在蓬勃发展的学科。
它是研究光的本性、传播和光与物质相互作用律及其应用的基础学科。
它是文典学院理科班物理类专业必修的专业基础课。
通过本门课程的学习，使学生系统的掌握有关光学的基本概念，基本规律和基本的计算方法，掌握光学的基础理论、基础知识和基本技能，了解现代光学及光学与其他学科、技术相结合的发展状况，为学习后继课程以及以后的科研工作打下基础。
本课程的任务是使学生掌握几何光学、物理光学和光与物质相互作用三大主要内容，了解光学的发展及应用。
二、课程教学的基本要求本课程以课堂讲授为主，课堂采用多媒体教学（ppt、flash、视频等）、启发式教学，加强演示实验。
组织师生讨论（答疑、辅导、演示实验等）。
安排部分内容让学生自学，对自学内容，布置讨论及思考题，以提高学生独立思考及解决问题的能力。
在讲授传统波动光学时，渗入现代光学内容，沟通他们之间的联系。
注意加强基础，扩大知识面，增加信息量，既重理论也重应用，努力使新观点、新技术、新方法和光学基本的传统内容有机结合。
通过光学内容和研究方法的教学，培养学生树立辩证唯物主义世界观和科学方法论，培养学生科学思维方法和创新精神。
三、课程内容及学时分配1、总学时安排本课程的总学时数为54，其中课堂教学为48学时，期中考试和机动为6学时。
2 、内容与课时分配第1章光和光的传播（6学时）1.1 光和光学1.2 光的几何光学传播规律1.3 惠更斯原理1.4 费马原理本章的重点是光程的概念、费马原理的表述和惠更斯原理，难点是次波叠加概念的理解。
主要教学环节的组织：课堂教学和讨论思考题：1、为什么透过茂密树叶缝隙投射到地面的阳光形成圆形光斑？你能设想在日偏食的情况下这种光斑的形状会有变化吗？2、惠更斯原理是否适用于空气中的声波？你是否期望声波也服从和光波一样的反射和折射定律？第2章几何光学成像（9学时）2.1 成像2.2 共轴球面组傍轴成像2.3 薄透镜2.5 光学仪器本章的重点是共轴球面组傍轴成像、薄透镜成像、光学仪器，难点是薄透镜成像公式的推导。
光学教学大纲
光学教学大纲光学教学大纲光学是物理学中的重要分支，研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
它不仅是一门基础学科，也是应用广泛的学科，涉及到许多领域，如天文学、生物学、医学、通信等。
因此，制定一份合理的光学教学大纲对于培养学生的光学素养和应用能力至关重要。
一、光学基础知识1. 光的本质：介绍光是由光子组成的电磁波，解释光的粒子性和波动性。
2. 光的传播：介绍光在真空和介质中的传播特性，包括光速、折射率等。
3. 光的反射与折射：讲解光在界面上的反射和折射规律，包括斯涅尔定律和光的全反射。
4. 光的干涉与衍射：介绍光的干涉和衍射现象，包括杨氏双缝干涉、杨氏单缝衍射等。
二、光学仪器和实验1. 凸透镜和凹透镜：介绍透镜的基本原理、焦距计算和光学成像，包括凸透镜和凹透镜的使用和特性。
2. 显微镜和望远镜：讲解显微镜和望远镜的结构和工作原理，包括物镜、目镜、倍率等概念。
3. 光栅和光谱仪：介绍光栅的原理和应用，以及光谱仪的构造和光谱分析原理。
4. 光学实验：设计一些简单的光学实验，如测量透镜的焦距、观察干涉和衍射现象等，培养学生的实验操作和数据处理能力。
三、光学应用领域1. 光学与天文学：讲解光学在天文学中的应用，如望远镜观测、星等分类等。
2. 光学与生物学：介绍光学在生物学中的应用，如显微镜观察、细胞成像等。
3. 光学与医学：讲解光学在医学中的应用，如激光手术、光学成像等。
4. 光学与通信：介绍光学在通信领域的应用，如光纤通信、光传感器等。
四、光学前沿研究1. 光学量子计算：介绍光学量子计算的基本原理和应用前景。
2. 光学超材料：讲解光学超材料的特性和应用，如光学隐形衣、超透镜等。
3. 光学传感技术：介绍光学传感技术在环境监测、生物医学等领域的应用。
五、光学教学实践1. 光学课堂教学：提供一些教学案例和教学方法，如课堂讲解、小组讨论、实验演示等。
2. 光学实验设计：指导学生进行光学实验设计，培养学生的实践能力和创新思维。
高等光学课程教学大纲
数表示、光束的
互相干函数、干
涉条纹可见度
光的偏振和偏振
6
器件
晶体光学基础
6
非线性光学基础
8
同上
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
同上
和光波场相干 性的一般描述、 范希泰特‐策尼 克定理等知识 掌握什么是偏 振光、如何从自 然光获得线偏 振光、晶体的双 折射、椭圆偏振 光和圆偏振光、 偏振光和偏振 器件的矩阵表 示、偏振光的干 涉及其应用等 知识 掌握各向异性 介质的介电张 量、各向异性介 质中单色平面 波的传播、单轴 晶体和双轴晶 体的光学性质 等知识 掌握介质的极 化、极化强度和 极化率、研究介 质极化响应的 经典模型、非线 性电极化率的 性质和倍频电 极化率、非线性 光学介质中的 波动方程和三
同上
波混频的耦合 方程组等知识， 熟悉几个典型 的非线性光学 效应
*考核方式 (Grading)
*教材或参考资 料
(Textbooks & Other Materials)
课后作业：30％ 课堂表现：10 %（含考勤，课堂提问等） 期中考核：20％（相关前沿专题知识讨论） 期末考核：40％ (期末考试) 《光学原理》上下册，玻恩，沃而夫，电子工业出版社，2005。 《近代光学基础》谢建平，明海，王沛，高等教育出版社，2006。 《傅立叶光学导论》Joseph W. Goodman，电子工业出版社，2006。 《高等物理光学》，羊国光，宋菲君，中国科学技术大学出版社，2008； 《非线性光学》，石顺祥、陈国夫等，西安电子科技大学出版社，2003 年 《Nonlinear Optics》，Bloembergen N.. Benjamin, New York, 1965
教学内容 光的电磁理论
《光学》课程教学大纲
《光学》课程教学大纲课程名称：光学课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56 学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《光学》是普通物理学的一个重要组成部分，是四年制本科物理学专业的一门专业必修基础课程。
它是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用的一门基础科学。
通过本课程的学习，应使学生掌握光学的基本概念、基本原理、基本规律和处理问题的基本技巧，并能解决具体的实际问题；知悉现代光学知识及发展趋势，了解光学在科研、生产和生活实践中的应用以及学科发展的历史概况；培养学生的科学思维、科学品质和科学素养。
该课程主要包括物理光学、几何光学、分子光学、量子光学和现代光学五部分基本内容。
是学生学习原子物理、电动力学和量子力学等后继课程的基础，是“近代物理的敲门砖”。
为学生毕业后进入科学研究工作或从事中学物理教学工作打下良好的基础。
其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：了解光的干涉现象和衍射现象；熟练掌握干涉衍射的基本原理、条纹特征、光强分布及其应用；掌握干涉仪的基本原理及其应用。
使学生能运用所学的干涉衍射知识解释生活中的一些光学现象，并能够胜任中学有关光学知识的教学工作。
课程教学目标2：深刻理解几何光学的基本原理；掌握光学元件的成像规律；学会运用几何光学的光线作图法寻找成像规律；掌握常用光学仪器的基本原理。
培养学生理论与实践相结合的能力，会分析解决相关物理中的实际问题。
课程教学目标3：了解光与物质的相互作用；理解光的量子性；领悟光的量子性的主要实验证据；理解激光的特性及其应用。
使学生能用所学的知识解释相关的自然现象，培养学生学习物理的兴趣。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求通过本门课程的学习，使学生了解光学发展史和基本的光学知识以及光学在科学领域中的应用，理解光学中有关光波的本性问题的探讨和其发展过程，掌握光的干涉、衍射和偏振等波动特性及几何光学、光的吸收、散射和色散、光的量子性等。
《光学》课程教学大纲
《光学》课程教学大纲一、课程说明本课程总授课时数为64学,周学时4，学分4分，开课学期第三学期。
1.课程性质：专业必修课光学是物理学专业本科生必修的基础课程。
光学是物理学中最古老的一门基础学科，又是当前科学领域中最活跃的前沿阵地之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前途。
学好光学，既能为物理学专业学生进一步学习原子物理学、量子力学、相对论、电动力学、现代光学、光电子技术、激光原理及应用、光电子学、光子学等课程准备必要的前提条件，又有助于进一步探讨微观和宏观世界的联系与规律。
通过本课程的教学，使学生系统地掌握基本原理和基本知识，培养分析问题、解决问题的能力，通过讲授（包括物理学的历史和前沿的讲授）帮助学生建立辩证唯物主义的观点，提高学生的科学素质。
从兰州大学物理学院课程的整体设置出发，考虑到物理基地班与普通班的各自办学特点和人才培养的要求，对光学课程的教学内容进行适当的调整，适当压缩几何光学部分，删除原课程中与其他学科相重复的部分以及相对陈旧的内容，吸收利用最新科学研究成果，着重加强现代光学部分的讲授内容，并注意介绍光学研究前沿新动态，按照物理学近代发展的要求和便于学习的原则组织课程体系。
通过本课程的教学，使学生系统地掌握基本原理和基本知识，培养分析问题、解决问题的能力，通过讲授（包括物理学的历史和前沿的讲授）帮助学生建立辩证唯物主义的观点，提高学生的科学素质。
2.课程教学目的与要求(1)了解光学发展的基本阶段，培养科学研究的素质，加深辩证唯物主义的理解。
(2)了解光学所研究的内容和光学前沿研究领域的概况，培养有现代意识、有远见的新一代大学生。
(3)掌握光学的基本原理、基本概念和基本规律。
培养掌握科学知识的方法。
(4)掌握处理光学现象及问题的手段和方法。
培养科学研究的方法。
(5)光学是当前科学领域中较活跃的前沿学科之一，它与科学和技术结合日益加强，在教学中要展现现代光学技术的成就。
(6)在教学中要注意培养学生严谨的治学态度，引导学生逐步掌握物理学的研究方法和培养浓厚的学习兴趣。
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《光学》教学大纲课程编号：课程名称：光学英文名称：Optics学分：4总学时：72实验（上机）学时：适用年级专业（学科类）：物理专业及相关专业,二年级第一、二学期一、课程说明（一）编写本大纲的指导思想为适应我校学分制教学计划的要求，体现科学性、思想性和实践性的基本要求，建立严谨的教学体系，特制定本大纲。
（二）课程目的和要求光学是普通物理中一个重要组成部分.通过本门课程的教学，使学生系统地掌握光的基本性质,基本原理和基本知识。
培养学生分析问题和解决问题的能力，本门课程一方面为后继课程的学习和专业训练提供必要的准备，另一方为学生将来从事科学研究,教学和其他工作打下良好的基础。
作为物理学的基本课程，应着重要求学生掌握物理学的基本概念和基本规律,使学生建立起鲜明的物理图象。
在教学中，还应通过分析、概括丰富的自然现象,联系科学发展和生产实际中的有关事例,注意采用演示实验、多媒体教学等手段，以及加强习题运算,课堂讨论等多种形式,贯彻理论联系实际的原则.了解光学的最新发展，体会到综合运用基础物理学知识联系实际、思索问题和解决问题的乐趣。
（三）教学的重点、难点：重点:共轴球面组成像光的干涉、衍射和偏振的基本原理及典型应用。
难点:运用菲涅耳公式解释半波损失问题偏振光的干涉旋光现象解释。
（四）知识范围及与相关课程的关系本课程研究光的传播规律以及光和物质相互作用问题. 学习本课程，应具备高等数学、力学及电磁学的基本理论。
同时本课程又与原子物理、电动力学、量子力学、激光原理、光纤通信、信息光电子学等后继课程有密切关系。
（五）教材及教学参考书的选用1、《光学》(上、下册), 赵凯华钟锡华,北京大学出版社，1996第五次印刷；2、《光学》，易明，高等教育出版社，1999年10月第一版；3、《光学》，章志鸣沈元华等，高等教育出版社，1995年5月第一版；4、《光学》，王楚汤俊雄，北京大学出版社，2001年7月第一版；5、《光学》，母国光战元令编，人民教育出版社， 1979。
6、《光学题解指导》，钟锡华骆武刚编著，电子工业出版社， 1985；7、《Optics》，E.Hecht,A.Zajac，Addision-Wesley Publishing Company，1974.8、《光学教程》，姚启钧，高等教育出版社，1986。
二、课程内容绪论教学目的和要求:了解光学的发展和光的本性问题课程内容：光的本性光源和光谱光学的研究对象、分支与应用。
学时: 2学时主要教学环节的组织:课堂教学第一章几何光学教学目的和要求:1.掌握几何光学的基本规律.2.理解惠更斯原理和费马原理,掌握光程的概念.3.掌握共轴球面组和薄透镜成像的物象关系公式及作图法.4.深入理解共轴理想光具组基点和基面的物理意义,掌握其作图法.5.了解各光学仪器的特性.课程内容:几何光学基本定律惠更斯原理费马原理共轴球面组傍轴成象理想光具组理论光学仪器光度学基本概念学时：9学时主要教学环节的组织:课堂教学和讨论思考题:1.为什么透过茂密树叶缝隙投射到地面的阳光形成圆形光斑?你能设想在日偏食的情况下这种光斑的形状有变化吗?2.惠更斯原理是否适用于空气中的声波?你是否期望声波也服从和声波一样的反射和折射定律?3.若光线1,2相交于P点,经过一理想光具组后,它们的共轭光线是否一定相交?4.凸透镜是否一定为会聚透镜?5.一般说来, 理想光具组能保持不与光轴垂直的平面内几何图形的相似性吗? 为什么？6.调节显微镜时镜筒作整体移动,而不改变筒长, 调节望远镜时,需要调节目镜和物镜的距离?第二章波动光学基本原理教学目的和要求:1.掌握平面波和球面波的特点及其复振幅描述.2.理解波前的概念.3.掌握光的相干条件,双光束干涉的光强分布公式及其特点.4.理解惠更斯-菲涅耳原理以及菲涅耳积分表达式的意义.5.掌握菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射的半波带法以及矢量图解法,能解释其主要衍射特征, 掌握菲涅耳波带片在轴上的光强分布特点.6.掌握夫琅和费单缝和矩孔衍射强度分布公式及单缝衍射因子的特点.7.了解瑞利判据及其应用.8.了解五种偏振光, 掌握布儒斯特定律.9.了解菲涅耳公式及光在电介质表面反射和折射的主要性质. 掌握马吕斯定律.课程内容:定态光波和复振幅描述波前波的迭加和波的干涉两个点源的干涉惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳衍射夫琅和费衍射光学仪器的像分辨本领光的横波性和五种偏振态菲涅耳公式及光在电介质表面反射和折射的主要性质学时：20学时主要教学环节的组织:课堂教学课堂讨论演示实验小测验思考题:1.比较球面波向平面波过渡的远场条件和傍轴条件.什么情况下远场条件蕴含了傍轴条件? 什么情况下傍轴条件蕴含了远场条件?有人说,相干迭加服从波的迭加原理;非相干迭加不服从波的迭加原理.对吗?2.在杨氏双孔实验中, 双孔间距缩小,干涉条纹有何变化?3.在杨氏双孔实验中,用白光照明,将出现怎样的干涉图样?4.俗话说:“隔着门缝看人--把人看边扁了”、“隔墙有耳”, 从波动光学的角度看,这写话有道理吗?5.为什么圆孔衍射图样的中心强度作亮暗交替变化? 而圆屏衍射图样的中心强度却作单调变化?6.菲涅耳波带片的次焦点和主焦点光强之比是多少?7.菲涅耳圆孔衍射图样的中心点可能是亮的,也可能是暗的,而夫琅和费圆孔衍射图样的中心点总是亮的.这是为什么?8.自然光和圆偏振光都可以看成等幅垂直偏振光的合成,它们之间的主要区别是什么?部分偏振光和椭圆偏振光呢?10.当一束光投射在两种透明介质的分界面上时,会发生只有透射而无反射的情况吗?第三章干涉装置光场的时空相干性教学目的和要求:1.掌握分波前干涉装置中条纹分布特点,理解光场的空间相干性的概念.2.掌握等厚干涉和等倾干涉的基本概念、理论及应用.3.了解迈克尔孙干涉仪和法布里-泊罗干涉仪的原理及应用。
理解光场的时间相干性。
掌握多光束干涉的特点.课程内容:分波前干涉装置 光场的空间相干性 分振幅干涉装置 薄膜干涉 迈克耳孙干涉仪 法布里-泊罗干涉仪 光场的时间相干性 多光束干涉及其应用学时: 12学时主要教学环节的组织:课堂教学 课堂讨论 演示实验 小测验思考题:1.在许多分波前干涉装置中,我们发现条纹不是等亮的。
亮纹的强度似乎受某种因子所调制而有一种缓慢的起伏.试解释这种现象.2.试解释教材中图2-12所示现象.3.可以采用什么方法来检验精密机械零件表面的光洁度?4.在傍轴条件下, 等倾干涉条纹的半径与干涉级数有怎样的依赖关系?牛顿环的情况怎样?二者有区别吗?5.在迈克耳孙干涉仪的调节中,(1)当反射镜M 1平移时,如何判断等效的空气层在增厚还是减薄?(2)当你看到直线条纹时,怎样判断等效的空气层哪边厚哪边薄?7.多光束干涉与双光束干涉相比,二者在处理方法和强度分布方面有什么共同和不同之处?干涉条纹各有什么特点?第四章 衍射光栅教学目的和要求:1.掌握多缝夫琅和费衍射强度分布公式及特点。
2.理解光栅光谱仪的分光原理及性能指标。
3.了解X 射线在晶体上的衍射课程内容:多缝夫琅和费衍射 黑白光栅和正弦光栅 光栅光谱仪 三维光栅-- X 射线在晶体上的衍射 学时: 6学时主要教学环节的组织:课堂教学 课堂讨论 小测验思考题:1.为什么dsin λθk =是缝间干涉因子的主极强条件,而asin λθk =确是单缝衍射的暗纹条件?2. N 缝衍射装置中入射光能流比单缝大N 倍,而主极强却大N 2倍,这违反能量守恒吗?3.为了提高光栅的色散本领和色分辨本领,既要求光栅刻线很密(即d 小),又要求刻线总数很多(即N 大). 怎样理解N 增大并不能提高光栅的色散本领? 怎样理解d 减小时虽然扩大两条谱线的角间隔,却不能提高光栅的色分辨本领?第五章 傅里叶变换光学第六章 全息照相了解全息照相的过程、原理及特点。
课程内容:全息照相的过程原理及特点学时：2学时主要教学环节的组织:课堂教学思考题:1.为什么全息术对光源的时间相干性有较高要求?在布置全息纪录的光路时,人们常常注意让参考光路和物光路到达纪录介质的光程尽量相近,这是为什么? 为什么全息台要有很好的防震设备? 第七章光在晶体中的传播教学目的和要求:1.了解双折射现象和基本规律。
2.能够运用惠更斯作图法分析光在单轴晶体中的双折射情况.3.掌握双折射现象的典型应用--晶体器偏振和波晶片.4.掌握圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验.5.理解偏振光干涉的基本原理,能够计算简单情况下的强度分布.6.了解人为双折射现象.7.了解旋光现象.课程内容:双折射晶体光学器件圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验偏振光的干涉及其应用旋光学时：12学时主要教学环节的组织:课堂教学课堂讨论演示实验小测验思考题:1.当单轴晶体的光轴与表面呈一定角度时,一束与光轴方向平行的光入射到晶体表面之内时,它是否会发生双折射?2.分析渥拉斯顿棱镜中双折射光线的传播方向和振动方向.3.在一对正交的偏振片之间放一块四分之一波片,以自然光入射.(1)转动四分之一波片的光轴方向时,出射光的强度怎样变化?有无消光现象?(2)如果有强度极大和消光现象,它们在四分之一波片的光轴处于什么方向时出现?这时从四分之一波片出射光的偏振态如何?4.如何区分自然光和圆偏振光? 如何区分部分偏振光和椭圆偏振光?5.在偏振光干涉装置中,其分光束的器件是什么? 其分割光束的方式是分波前还是分振幅?6.教材中第213页思考题6.7.当线偏振光正入射到菲涅耳复合棱镜中时, 分析线偏振光分解成的左旋圆偏振光和右圆偏振光传播方向分开的原因.第八章光的吸收色散和散射1.掌握光的吸收的线性规律,理解复折射率、普遍吸收和选择系数的意义。
2.掌握正常色散和反常色散的特点.3.理解群速的概念.4.掌握瑞利散射定律及喇曼散射的特征。
课程内容:光的吸收正常色散反常色散色散曲线群速和相速光的散射瑞利散射喇曼散射学时：4学时主要教学环节的组织:课堂教学思考题:1.为什么由点燃的香烟冒出的烟是淡蓝的?而吸烟者口中吐出的烟却呈白色?2.汽车上的雾灯为什么选用桔红色?第九章光的量子性激光教学目的和要求:1.了解热辐射现象及普朗克能量子假说,掌握黑体辐射的规律。
2.了解光电效应和爱因斯坦光子假说,理解波粒二象性。
3.了解激光的特性和应用.课程内容:热辐射黑体辐射普朗克公式和能量子假说光电效应爱因斯坦光子假说康普顿效应波粒二象性激光概述学时：6学时主要教学环节的组织:课堂教学思考题:1.一块金属在1100K发出红色的光辉,而此同样温度下,一块石英毫不发光.这是为什么?2.估计一下人体热辐射最强的波长,若人眼对此波长的灵敏度与对绿光差不多,会发生怎样的情况?。