物理光学教学大纲

《物理光学》课程教学大纲

课程编码：T1210070

课程中文名称：物理光学

课程英文名称：PHYSICAL OPTICS

总学时：50 讲课学时：50实验学时：0

习题学时：0上机学时：0

学分：3

授课对象：航天学院光电子信息科学与技术系、电子科学与技术专业

先修课程：工科数学分析大学物理电动力学

教材及参考书：

教材：《物理光学与应用光学》石顺祥、张海兴、刘劲松编著；西安电子科技大学出版社，2000年8月第一版

参考书：[1]《光学原理》 M.波恩、E.沃耳夫，科学出版社，1985年第二版

[2]《Principles of Optics》Max Born and Emil Wolf, Cambridge University Press, 1999, seventh (expanded) edition

[3]《高等光学》赵建林编著；国防工业出版社，2002年9月第一版

[4]《光学》章志鸣、沈元华、陈惠芬编著；高等教育出版社，2000年6月第二版

[5]《光学》易明；高等教育出版社，1999年10月第一版

一、课程教学目的

光学是研究光的本性，光的产生、传播、接收，以及光与物质相互作用的科学；同时又是与现代科学技术以及现代工程有紧密联系的一门学科。本课程作为一门重要的专业基础课，以光的电磁理论为理论基础，着重讲授光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律，光的干涉、衍射、偏振特性，以及光的吸收、色散、散射现象。其教学目的是使学生深入了解并熟练掌握物理光学的重要知识，掌握重要的分析问题的方法，培养学生运用光学知识，解决后续课程以及今后工作中所遇有关问题的能力。

二、教学内容及基本要求

1. 本门课程的教学内容

绪论光学的应用领域及应用举例；光学研究的意义；光学的发展历程。（共1学时）

光波的表示及在各向同性介质中的传播特性（共

5学时）

光波的特性：光波与电磁波、麦克斯韦电磁方程、物质方程；几种特殊形式的光波；光波场的时域频率谱；相速度和群速度；光波场的空间频率与空间频率谱；光波的横波性、偏振态及其表示。

光波在介质界面上的反射和折射（共4学时）

光波在各向同性介质界面上的反射和折射：包括反射和折射定律；菲涅耳公式；反射率和透射率；反射和折射的相位特性；反射和折射的偏振特性；全反射。光波在金属表面上的反射和折射等。

光的干涉（共10学时）

双光束干涉；平行平板的多光束干涉；光学薄膜；典型干涉仪及其应用。光的相干性理论。

光的衍射（共10学时）

衍射的基本理论：包括光的衍射现象；惠更斯—菲涅耳原理；基尔霍夫衍射公式。夫琅和费衍射：包括夫琅和费衍射装置；矩孔、单缝、多缝以及圆孔的夫琅和费衍射；巴俾涅原理。菲涅耳衍射：包括圆孔和直边菲涅耳衍射。衍射的应用和傅立叶光学基础等。

光波在各向异性介质中的传播特性（共8学时）

晶体的光学各向异性：包括张量的基础知识；晶体的介电张量。单色平面光波在晶体中的传播：包括光波在晶体中传播的解析法和几何法描述。平面光波在晶体界面上反射和折射。晶体光学元件及晶体的偏光干涉等。

晶体的感应双折射（共4学时）

晶体的电光效应（原理及应用）、声光效应和旋光效应（自然旋光现象、菲涅耳的解释、磁致旋光效应、应用）。

光的吸收、色散和散射（共4学时）

光与介质相互作用的经典理论、光的吸收（吸收定律、复折射率的意义、一般吸收与选择吸收、吸收光谱）、

光的色散（色散率、正常色散与反常色散）、光的散射等。

复习、习题课（共4学时）

2、基本要求

通过对本门课程的学习，要求达到：

掌握光波的基本特性及其描述方法。

掌握光波在各向同性均匀介质中、各向异性介质中、以及介质界面上的传播规律。

掌握光的干涉和衍射的基本概念、理论表述及其典型应用。

掌握电光效应的原理、理论及其应用，了解声光效应和法拉第效应的原理和应用。

了解光的吸收、色散和散射现象。

三、课程负责人示范性教学设计

1、明确本课程在专业课程体系中的位置

本门课为本专业的一门重要的专业基础课，讲述了波动光学的基本理论，是电子科学与技术专业后续课程的重要基础，也是电子科学与技术专业中光电子技术与光学工程两个方向今后所从事的科研方向中不可

缺少的基础。因此本门课程学好与否，直接影响到后续课程的学习，甚至对毕业后从事的工作都有很大的影响。所以，本门课程在电子科学与技术专业的课程体系中占有十分重要的位置，任课教师要充分认识讲好本门课程的重要性，并努力讲好这门课。

2、教学方法与考核的改革

教学方法注重课程内容的系统性，启发学生站在课程具体内容之外、之上宏观看待和理解本门课程的知识体系和具体内容；要启发式教学，注重教学过程中师生之间的互动性；习题课和作业注重综合性，培养学生的分析问题与解决问题的能力。

考试成绩包括两部分：作业、笔记、讨论以及期中考试占总成绩的30%；期末考试占70%。