《工程光学》教学大纲(0807408002)

《工程光学》课程教学大纲

课程代码：0807408002

课程名称：工程光学

英文名称：Engineering Optics

学分：4 总学时：64

讲课学时：56 实验学时：8上机学时：0 课外学时：0

适用对象：光电信息科学与工程专业学生

先修课程：大学物理、高等数学

学生自主学习时数建议：128

一、课程性质、目的和任务

工程光学课程是一门专业基础课，是光学设计、光电成像技术、光电检测和光学测量等专业课的先修课程。本课程主要讲授几何光学和物理光学方面的基本理论、基本方法和典型光学系统实例及应用。通过本课程的学习，学生能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识，为学习光学设计、光信息理论和从事光学研究打下坚实的基础。

二、教学基本要求

1、掌握几何光学的基本定律与成像理论；

2、了解球面光学成像系统的基本知识；

3、掌握理想光学系统和平面光学系统的基本理论，了解典型光学系统和现代光学系统的结构；

4、理解光学系统的像质评价，光的衍射与傅里叶光学知识；

5、掌握光波的特性，了解光的干涉、光的衍射，光扁振和光调制的内容；

三、教学内容

第一章几何光学基本定律与成像概念

1、教学内容

（1）几何光学的基本定律

1．几何光学的点、线、面；

2．几何光学的基本定律；

3．费马原理；

（2）光学系统的物像概念

2、重点和难点

（1）重点：费马原理

（2）难点：实物、实像、虚物、虚像的概念及分辨

第二章理想光学系统

1、教学内容

（1）理想光学系统的基本理论

（2）理想光学系统的基点与基面

1．无限远的轴上物点与像方焦点；

2．无限远的轴上像点与物方焦点；

3．主平面；

4．光学系统的焦距；

5．理想光学系统的节点；

（3）理想光学系统的物像关系

1．作图法求像；

2．解析法求像；

（4）理想光学系统的多光组成像

1．多光组成像的一般过程；

2．多光组系统的等效系统；

3．双光组组合；

4．双光组组合的应用实例；

（5）实际光学系统的基点和基面

1．实际光学系统的基点和基面；

2．实际光学系统的基点和基面；

2、重点和难点

（1）重点：图解法求像的方法、解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）

（2）难点：理想光学系统的放大率概念及公式，理想光学系统两焦距之间的关系，理想光学系统的组合公式和正切计算法

第三章平面与系统

1、教学内容

（1）平面镜

1．单平面镜的成像特性；

2．双平面镜的成像特性；

（2）反射棱镜

1．反射棱镜的类型；

2．棱镜系统成像的物像坐标变化；

3．反射棱镜的等效作用与展开；

（3）平行平面平板

1．平行平板的成像特性；

2．平行平板对光纤位移的计算；

3．平行平板的等效空气层；

4．共轴球面系统与平面棱镜系统的组合；

（4）折射棱镜与光楔

1．折射棱镜；

2．光楔；

2、重点和难点

（1）重点：平面镜的成像特点和性质，平面镜的旋转特性，光学杠杆原理和应用

（2）难点：折射棱镜的作用，其最小偏向角公式及应用，光楔的偏向角公式及其应用

第四章光学系统中的光阑和光束限制

1、教学内容

（1）概述

（2）孔径光阑

1．孔径光阑的判断；

2．入射光瞳和出射光瞳；

（3）视场光阑

1．视场范围的计算；

2．渐晕及其相关计算；

3．入射窗和出射窗；

（4）渐晕光阑与场镜

1．渐晕光阑；

2．场镜；

（5）景深与焦深

1．景深；

2．焦深；

3．远心光路；

2、重点和难点

（1）重点：渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义及渐晕光阑和视场光阑的关系；孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系

（2）难点：望远系统的基本结构、成像关系和光束限制

第五章光度学和色度学基础

1、教学内容

（1）光度学中辐射量和光学量的定义、单位，光度学基本量的定义和单位，辐射量和光学量的关系

（2）光传播过程中光学量的主要变化规律

（3）颜色的基本概念、性质、定律

（4）CIE标准色度学系统简介

2、重点和难点

（1）重点：光度学中的定义

（2）难点：光传播过程中光学量的主要变化规律

第六章光线的光路计算及像差理论

1、教学内容

（1）相差的定义、种类和消像差的基本原则

（2）单个折射球面的不晕点（齐明点）的概念和性质，求解方法

（3）7种几个像差的定义、影响因素、性质和消像差方法

（4）波像差的定义及其与几何像差的关系

2、重点和难点

（1）重点：像差的定义、种类和消像差的基本原则

（2）难点：7种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法

第七章典型光学系统

1、教学内容

（1）正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方法，眼睛调节能力的计算

（2）视觉放大率的概念、表达式及其意义，与光学系统角放大率的异同点