光学大纲

光学大纲

第一章光的干涉

★主要内容1、光的电磁理论2、波动的独立性、叠加性和相干性3、由单色波叠加所形成的干涉花样4、分波面双光束干涉5、干涉条纹的可见度、光波的时间相干性和空间相干性6、菲涅耳公式7、分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉8、分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉9、迈克耳逊干涉仪10、法布里—珀罗干涉仪、多光束干涉11、干涉现象的一些应用、牛顿圈

★教学目的和要求掌握光波的概念、波动方程、叠加原理及其应用；熟练掌握光程、光程差的概念；理解光的相干性的有关基本概念，熟练掌握光的干涉原理和分析方法，熟练掌握薄膜干涉的原理和分析方法，熟悉干涉仪及应用。

★学时数13学时

★复习思考题1、试比较光波与无线电波，光子与电子的异同。2、试说明怎样利用杨氏干涉条纹来测量双缝的间距，以及怎样比较不同单色光的波长。3、为从普通光源获得空间相干性较好的光场，最简单的办法是什么？4、使用扩展光源时，怎样决定薄膜干涉的定域地点？5、什么叫相干时间和相干长度？时间相干性与单色性有何联系？普通厚度的玻璃板的两个表面为什么不能形成干涉条纹？

★讨论题（从中选择课程论文题）1、产生干涉的相干光必须来自同一发光原子、同一次发射的光波，试解释其理由。2、影响杨氏干涉条纹清晰程度的因素有哪些？请进行详细的分析。

第二章光的衍射

★主要内容1、光的衍射现象2、惠更斯—菲涅耳原理3、菲涅耳半波带4、菲涅耳衍射（圆孔和圆屏）5、夫琅和费单缝衍射6、夫琅和费圆孔衍射7、平面衍射光栅8、晶体对伦琴射线的衍射

★教学目的和要求理解惠更斯—菲涅耳原理以及菲涅耳积分表达式的意义；能用半波带法定性分析菲涅耳圆孔衍射，了解波带片的概念；熟练掌握夫琅和费衍射，能根据光强公式分析衍射花样的特点；理解和掌握光栅方程的意义，能分析光栅的性能参数，了解光栅的应用；掌握光学仪器的分辨本领和衍射现象的基本应用。

★学时数12学时

★复习思考题1、为什么作费涅耳衍射时，光源和接受屏要放得那样远？为什么放近了不易看到衍射条纹？2、光在面积有限的反射面上反射时能否产生衍射现象？3、菲涅耳衍射的亮点和暗点，与夫琅禾费衍射的亮点和暗点有何不同？4、单缝的衍射光与理想的线光源的光有何不同？5、在夫氏衍射装置中，若点光源的在垂直光轴的平面里上下左右移动时，衍射图样有何变化？6、若在单缝夫琅和费衍射装置中线光源取向并不严格平行单缝，这对衍射图样有何影响？7、为什么德布罗意波的衍射实验需要用晶体作光栅？

★讨论题（从中选择课程论文题）1、叙述光的干涉和光的衍射的共同点和区别。2、要制造一个对应于λ=5µm的焦距为10m的振幅波带片，要求焦点处光强为不放波带片时的一千倍以上，请回答：（1）如何设计这一波带片？(2)这个位相型波带片能否用于波长为λ’的光？

第三章几何光学的基本原理

★主要内容1、光线的概念2、费马原理3、单心光束，实象和虚象4、光在平

面界面上的反射和折射、光学纤维5、光在球面界面上的反射和折射6、光连续在几个球面界面上和折射、虚物的慨念7、薄透镜8、近轴物点近轴光线成象条件9、理想光具组的基点和基面10、理想光具组的放大率、基点和基面的性质

★教学目的和要求熟练掌握几何光学的基本定律和应用；理解费马原理的数学表达式；熟悉几何光学系统的成象规律和分析方法；熟练掌握特殊光线的成象作图法；了解常用光学仪器的基本原理；了解简单光学系统的设计方法；了解光纤的构造及应用。

★学时数10学时

★复习思考题1、简述费马原理，并说明费马原理与光的相干叠加原理不悖。2、为什么说按费马原理设计的透镜没有计及衍射的影响？平面反射镜是否有衍射？3、几何光学的基本定律是否只适用于光波？4、如果太阳光通过一个三角形的孔射到屏幕上，屏幕上的光斑在什么情况下呈三角形？5、自然界是否存在虚物和虚像？人眼能否看清虚物和虚象？为什么？6、实物放在凹透镜前什么位置能成倒立的放大像？为什么？是实象还是虚象？7、能否用作图法对单球面折射系统求物象关系？试指出它的三条典型光线与薄透镜有何异同。

★讨论题（从中选择课程论文题）1、从光的反射和折射定律出发，论证光路是可逆的。

2、以物距为横坐标，像距为纵坐标，作薄透镜的物象关系曲线，并指出各种情况下物象的性质。

第四章光学仪器的基本原理

★主要内容1、人的眼睛2、助视仪器的放大本领3、目镜4、显微镜的放大本领5、望远镜的放大本领6、光阑、光瞳7、光能量的传播8、物镜的聚光本领9、单色象差概述10、近轴物近轴光线成象的色差11、助视仪器的分辨本领12、分光仪器的分辨本领

★教学目的和要求了解人眼的结构以及作用；理解和掌握放大镜、显微镜和望远镜的结构原理；理解孔径光阑、入射光瞳的概念；了解广度学中光通量、照度和亮度等基本概念。★学时数10学时

★复习思考题1、在晚上观察远处来的汽车，在开始能分辨两个汽车的前灯时，估计汽车的前灯是多少？2、怎样理解用数值孔径说明光学仪器的分辨能力？3、用波长5cm 的雷达，探测100km处的机群，若要分辨线距离为50m的两架飞机，问接收天线的口径要多大？

★讨论题（从中选择课程论文题）收集资料，论述几何光学仪器（主要包括望远镜、显微镜、照相机等）在天文学、电子学、生物学和医学等领域中的巨大作用。

第五章光的偏振

★主要内容1、自然光与偏振光2、平面偏振光与部分偏振光3、光通过单轴晶体时的双折射现象4、光在晶体中的波面5、光在晶体中的传播方向6、偏振元件7、椭圆偏振光和圆偏振光8、偏振态的实验检定9、偏振光的干涉

★教学目的和要求熟悉单轴晶体中双折射现象，了解布儒斯特定律、斯托克斯定律；熟练掌握各种偏光器件的原理、性能和应用；了解椭圆偏振仪、偏振光干涉。

★学时数10学时

★复习思考题1、自然光投射在一对正交的偏振片上，光不能通过，如果把第三块偏振片放在它们中间，最后是否有光通过？为什么？2、已知光在某界面上能产生全反射，临界角是45o，为使反射光为线偏振光，入射角应是多大？3、证明当光束射在平行平面玻璃板上时，如果在上表面反射时发生全偏振，则折射光在下表面反射时仍将发生全偏振。4、一般