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1、光学教学大纲光学（本科）教学计划纲要一、教学大纲1、教学目的和要求本课程是以光的传播、光的本性和光与物质的相互作用为主要内容，是普通物理学的一个必要的组成部分，是学习近代物理、理论物理等后继课程必备的基础知识。光学与科学技术其它领域的发展密切相关，对科学技术和国民经济的发展有着重要作用。光学的发展历史也是人类唯物地认识客观世界的过程，因而学习光学也有利于培养辩证唯物主义世界观和科学的方法论。通过学习本课程要求达到：1) 牢固掌握几何光学的基本概念和成像规律，熟悉典型光学仪器的基本原理包括放大本领、聚光本领、分辨本领。2) 运用波动概念分析、解释光的干涉、衍射、偏振现象，了解这些现象的应用，明确
2、认识光的电磁本性。3) 了解光和物质相互作用的基本现象和规律，掌握光的量子本性的主要实验证据。4) 初步了解激光产生的原理、特点和激光器，了解现代光学的新成就及发展趋势。5) 掌握几何光学和波动光学处理光学问题的方法，训练分析解决问题的能力。6) 具备独立分析和处理光学教学和应用问题的能力。2、选用教材赵凯华编 面向21世纪教材 新概念物理学教程 光学高等教育出版社2004年3、教学内容0绪论 0.1光学发展简史 0.2光学的研究对象和方法1几何光学的基本原理 1.1几何光学的基本定律 1.2光程 费马原理 1.3发光点 单心光束 实像和虚像 实物和虚物 1.4光在平面上的反射和折射 全反射
3、光学纤维 光在棱镜主截面内的折射 棱镜的最小偏向角 1.5光在球面上的反射和折射 符号法则 理想成象的条件 作图求像法 1.6光在两个和连续多个球面界面上的折射 1.7透镜 薄透镜的成象公式 1.8理想光具组 理想光具组的基点和基面 2光学仪器的基本原理 2.1眼睛 2.2放大本领 放大镜和目镜 2.3显微镜、望远镜和照相机的放大本领 2.4光栏 光瞳 2.5光度学量 2.6物镜的聚光本领 显微镜、望远镜和照相机的聚光本领3光的干涉 3.1光的电磁理论 3.2光波的叠加性和相干性 相干条件 3.3干涉花样的形成 干涉条纹的可见度 3.4分波面干涉典型的实验装置 位相突变 3.5分振幅干涉薄膜干
4、涉（等厚干涉和等倾干涉） 3.6迈克尔逊干涉仪 3.7空间相干性和时间相干性 3.8多光束干涉 法布里珀罗干涉仪 3.9干涉现象的应用牛顿环4光的衍射 4.1光的衍射现象 衍射的特征和分类 4.2惠更斯菲涅耳原理 4.3菲涅耳圆孔衍射 波带片 4.4夫琅和费单缝衍射、圆孔衍射 4.5光学仪器的分辨本领 瑞利判据 人眼、助视仪器的分辨本领 4.6平面衍射光栅 4.7 X射线衍射5光的偏振 5.1偏振现象与光的横波性 自然光与平面偏振光 部分偏振光 偏振度 5.2反射、折射时的偏振现象 布儒斯特定律 5.3偏振仪器 马吕定律 偏振仪器的起偏和检偏作用 5.4光通过单轴晶体时的双折射现象 光轴与主截
5、面 o光和e光 5.5光在单轴晶体中的传播 惠更斯波面作图法 5.6波晶片 椭圆偏振光和圆偏振光 偏振光的检定 5.7偏振光的干涉及应用6光的量子性 6.1热辐射 基尔霍夫定律6.2绝对黑体 绝对黑体辐射定律6.3能量子 普朗克黑体辐射公式6.4光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程6.5康普顿效应6.6波粒二象性7现代光学简介 7.1激光概述7.2激光的基本原理 亚稳态能级 受激辐射 粒子数反转 光振荡7.3全息照相的基本原理7.4非线性光学、信息光学简述二、主要参考教材或讲义赵凯华著，面向二十一世纪课程教材光学（高等教育出版社）田家金编 光学讲义姚启钧原著，华东师大光学教材编写组改编 光学教
6、程 高等教育出版社1989年赵凯华，钟锡华编 光学上、下册 北京大学出版社1984年 E.赫克特，A.赞斯著 秦克诚等译 光学 人民教育出版社1979年（上册）、1980年（下册） 田兴时，林南英等编 光学 云南大学出版社1996年三、几点说明 1本纲要的体系按几何光学、波动光学、光和物质的相互作用三大部分的次序安排。波动光学是本科物理专业光学课的主体，应列作重点。几何光学从理论上看不过是波动光学在一定条件下的近似，但由于几何光学在处理问题时有独立于波动光学之外的实际意义，它又是学习光学方法的基础，因此对波动光学和几何光学这两部分的教学要求应予并重。把几何光学放在最前面是从循序渐近出发，至于它
7、和波动光学的关系，通过随后各章的学习是可以建立起完整概念的。 2鉴于学时较少的具体情况，光的传播速度，光的吸收、散射和色散这两个部分的内容本纲要中未列出，教学中可考虑增讲光的散射以便解释大气光学的一些现象。 3干涉、衍射、偏振等内容比较抽象，应注意配合使用课堂演示实验、计算机辅助教学课件。 4几何光学的成像计算、作图、成像规律的分析，波动光学中用光程差、光强公式分析干涉、衍射条纹的性质等内容要辅以习题课，加强训练。 5教学中 ，要注意介绍光学领域最新发展的基本情况。四、所需要的正常教学时数：72学时（见下表）章 次讲 授 课 学 时习 题 课 学 时备 注绪 论1 一、几何光学基本原理152 二、光学仪器基本原理8 三、光的干涉102 四、光的衍射102 五、光的偏振102 六、光的量子性4 七、现代光学简介6学 时 总 计648五、考核安排平时作业完成情况、期中、期末笔试成绩和相应的实验完成情况将按比例计入总成绩。
