《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。

2．重、难点提示

（1）光波的干涉与衍射的原理；

（2）时间相干性与空间相干性的关系。

第二章近代光学引论（6学时）

1．教学内容

（1）光波描绘与特点；

（2）菲涅耳近似与夫琅禾费近似；

（3）位相可视技术；

（4）光速引论。

2．重、难点提示

（1）菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的关系

（2）弱位相编码、相速度与群速度。

第三章系统理论（8学时）

1．教学内容

（1）傅立叶变换及其性质；

（2）卷积与相关；

（3）线性系统理论；

（4）抽样定理。

2．重、难点提示

（1）傅里叶变换、卷积与相关的光学对应；

（2）线性不变系统、函数抽样与还原。

第四章标量衍射理论（6学时）

1．教学内容

（1）基尔霍夫衍射理论

（2）衍射的角谱理论

（3）透镜的相位变换作用与傅立叶变换特性

（4）光学成像系统的频谱分析

2．重、难点提示

（1）空间频率和空间频谱的概念、角谱理论；

（2）透镜的相位变换作用；

（3）傅里叶变换的光学实现。

第五章光学信息处理技术（4学时）

1．教学内容

（1）阿贝成像原理与空间滤波实验；

（2）光学信息处理；

（3）傅里叶变换轮廓术；

（4）光学测量。

2．重、难点提示

阿贝成像理论、空间滤波、傅里叶光学的应用。

七、学时分配

八、课程考核方式

1.考核方式：

笔试；开卷

2.成绩构成：

期末考试成绩+平时成绩

九、选用教材和参考书目

[1]《现代光学基础》（第二版），钟锡华编，北京大学出版社，2012年；

[2]《现代光学工程》，沃伦.史密斯编，化学工业出版社，2011年；

[3]《现代光学》（第二版），刘继芳、忽满利编，西安电子科技大学出版社，2009年；

[4]《光学教程》（第五版），华东师范大学教材编写组改编（姚启钧原著），高等教育出版社, 2014年；

[5]《傅里叶光学》(第三版)，吕乃光编,机械工业出版社，2016年；

[6]《傅里叶光学导论》（第三版），古德曼编，电子工业出版社，2011年；

[7]《信息光学》,苏显渝编, 科学出版社,1999年;