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1、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
2、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
3、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
4、，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=5m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的光？ 第三章 几何光学的基本原理 主要内容 1、光线
5、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
6、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
7、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
8、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
9、、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、一般情况下晶体中的e光不遵守折射定律指的是什么？在特殊情形下e光也遵守折射定律，指的是什么情形？ 5、若入射光为线偏振光，且入射面与晶体主截面重合，则当入射光振动方向与晶体主截面平行、垂直和夹任意角时，折射光的偏振性质如何？ 讨论题（从中选择课
10、程论文题） 1、设计一个用布儒斯特角求薄膜折射率的实验。 2、列表小结，如何用一块偏振片和一块1/4波片，从实验上区分各种偏振光。第六章 光的吸收、散射和色散 主要内容 1、测定光速的实验室方法 2、光的相速度和群速度 3、电偶极辐射对反射和折射现象的解释 4、光的吸收 5、光的散射 6、光的色散 教学目的和要求 了解测定光速的实验室方法；理解相速度和群速度的概念。了解色散和散射的经典理论，能解释色散现象。 学时数 6学时 复习思考题 1、何谓群速度？它与单色平面波的能量输运速度有何不同？ 2、何谓相速度？相速度可能大于真空中光速吗？相速度是否必是或必不是能量输运的速度？ 3、是否能流大能量输
11、运的速度也大？ 4、光通过媒质后其强度会减弱，是否完全由媒质对光吸收所致？ 5、什么是光的色散现象？何谓正常色散和反常色散？什么情况下出现反常色散？ 6、为什么点燃的香烟冒出的烟是淡蓝色的，而吸烟者口中吐出的烟却是白色？ 7、既然眼睛对黄-绿光最为敏感，为什么危险讯号又用红色？ 8、炼钢工人凭观察炼钢炉内的颜色就可估计炉内的温度，这是根据什么原理？ 9、猎户和猎户是猎户座中最亮的两颗星，看起来前者是桔红色，后者白中略带蓝色，它们的温度比太阳高还是低第七章 光的量子性 主要内容 1、热辐射、基耳霍夫定律 2、黑体的经典辐射定律 3、普朗克辐射公式、能量子 4、光电效应 5、爱因斯坦的量子解释 6
12、、康普顿效应 7、波粒二象性 教学目的和要求 了解量子论的发展过程，理解并掌握热辐射、光电效应、康普顿效应三个典型实验以及相关规律，认识光的波动性和量子性是统一的。 学时数 6学时 复习思考题 1、炼钢工人凭观察炼钢炉内的颜色就可估计炉内的温度，这是根据什么原理？ 2、猎户和猎户是猎户座中最亮的两颗星，看起来前者是桔红色，后者白中略带蓝色，它们的温度比太阳高还是低？ 3、光电效应实验中有哪些现象用经典理论不能解释？ 4、为什么会发生康普顿散射，康普顿散射说明什么问题？ 5、光电效应和康普顿效应都包含着电子和光子的相互作用，这两个过程有什么不同？ 讨论题（从中选择课程论文题） 单个光子是否会产生
13、干涉？第八章 现代光学基础 主要内容 1、激光的原理 2、激光器的基本结构 3、激光的主要应用 4、全息照相 教学目的和要求 理解并掌握激光产生的原理，了解激光器的基本结构，掌握激光的基本特征；掌握几种典型的激光器和激光的应用；了解全息照相的基本原理。 学时数 学时 复习思考题 1、试说明共振激励、共振吸收、共振跃迁中“共振”的含义。受激辐射能否理解为共振辐射？受激辐射在通常情况下为什么是一种罕见的现象？ 2、受激辐射和自发辐射有什么不同？为什么普通光源中自发辐射占绝对优势？ 3、怎样实现粒子数反转？ 4、为何激光具有高度的时间相干性和空间相干性？ 6、已知制作全息片的参考光束的方向和物的位置
14、，用此全息片重现物光波时应在什么方向寻找物的虚像？分别讨论照明光沿原参考光方向及垂直入射两种情形。 7、全息片上干涉条纹的间距大小由什么因素决定？已知物光和参考光与z轴均夹20o，问对感光片的分辨率有什么要求（感光片的分辨率通常以每毫米能分辨的线数表示） 讨论题（从中选择课程论文题） 1、比较气体激光器、固体激光器、染料激光器和自由电子激光器等各类激光器的优缺点。 2、收集资料，论述激光技术在现代科学技术领域中的应用。 3、论述全息照相的记录和再现原理参考书目 教材 光学教程 姚启钧姚启钧姚启钧姚启钧 高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 中文参考书 光学 赵凯华 北京大学出版社 光学 母国光 战元龄 人民教育出版社 光学 吴强 郭光灿 中国科技大学出版社 光学 王楚 汤俊雄 北京大学出版社 光学 梁铨廷 孔宪炎 广东高等教育出版社 光学 高文琦等 南京大学出版社 光学（中译本） Hecht. E Zajac. A 人民教育出版社 基础光学教程 吴美钧等 华中师范大学出版社 英文参考书 Principles of Optics Max.Bora; Emil.Wolf, Cambridote University Press Opti
