《光学》教学大纲.docx
羌学课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：物理学专业本科学生课程代码：16E00413学时分配：54赋予学分：3先修课程：高等数学、力学、电磁学、热学后续课程：原子物理学、电动力学、量子力学二、课程性质与任务光学是普通物理学的一个重要组成局部，是物理学专业必修的一门专业基础课。通过本 课程的教学，使学生掌握几何光学、物理光学和光与物质相互作用的主要原理和应用，为将 来从事物理教学和相关技术工作学习必要的光学知识和培养学生分析问题和解决问题的基 本能力，并牢固地掌握几何光学、波动光学、量子光学的基本理论和应用，深刻理解有关干 涉、衍射、偏振等现象的原理和规律，理解光的波动、量子本性，培养学生的抽象逻辑思维 能力，为后续课程奠定必要的基础。三、教学目的与要求光学是物理学专业学生必须熟练掌握的一门重要的专业基础课程。通过本课程的教学, 应到达以下目的与要求：1、通过本课程的学习，使学生系统掌握光学的基本概念、基本规律和基本的研究方法， 理解并掌握波动光学，量子光学和几何光学与光学仪器的基本原理；2、培养学生观察、分析、概括的思维能力，以及运用高等数学知识解决物理问题的能 力，初步具备分析问题、解决问题的能力；3、培养学生独立思考的能力，用光学理论解决实际问题的能力，提高学生的科学素养。四、教学内容与要求绪论（1学时）第一章光的干涉（11学时）教学内容：1、波动的独立性，叠加性和相干性；2、由单色波叠加形成的干涉图样；3、分波面双光束干涉；4、干涉条纹的可见度；5、分振幅的薄膜干涉 等倾干涉和等厚干涉；6、迈克尔逊干涉仪；7、法布里珀罗干涉仪和多光束干涉；8、干涉现象的应用举例，牛顿环。教学要求：1、着重说明光的相干条件和掌握光程的概念。分析双光束干涉时，应着重分析光强分布的 特征；2、着重说明等倾干涉和等厚干涉的基本概念及其应用；3、介绍迈克尔孙干涉仪和法布里珀罗干涉仪的原理及其应用，分析法布里珀罗干涉仪 时，应突出多光束干涉的特点；4、关于干涉现象的应用，主要介绍镀膜光学元件和牛顿环。第二章 光的衍射（共8学时）教学内容：1、惠更斯一菲涅耳原理；2、菲涅耳半波带、菲涅耳衍射（圆孔和圆屏）；3、夫琅和费单缝衍射；4、夫琅和费圆孔衍射；5、平面衍射光栅。教学要求：1、本章围绕惠更斯一菲涅耳原理，讲授菲涅耳积分表达式的意义；2、着重说明夫琅和费单缝衍射和衍射光栅，运用解析法推导夫琅和费单缝衍射光强公式；3、着重说明光栅方程的导出及其意义；4、运用振幅矢量合成图介绍菲涅耳衍射中环状波带片；5、讲授夫琅和费圆孔衍射的强度公式时只提结论,着重说明第一最小值所在位置的重要性。第三章 几何光学的基本原理（共7学时）教学内容：1、几个基本概念和定律费马原理；2、光在平面界面上的反射和折射 光导纤维；3、光在球面上的反射和折射；4、薄透镜；5、近轴物点近轴光线成像的条件。教学要求：1、说明光线、实像、虚像和虚物等概念；2、了解费马原理在几何光学中的地位和作用；3、扼要介绍光导纤维的构造及其应用；4、掌握曲面反射、曲面折射和薄透镜成像的物像公式；5、了解近轴物点近轴光线成像的条件。第四章 光学仪器的基本原理（共6学时）教学内容：1、助视仪器的放大本领；2、显微镜的放大本领；3、望远镜的放大本领；4、光阑光瞳；5、助视仪器与分光仪器的分辨本领。教学要求：1、领悟助视仪器的放大本领的物理意义，区别角放大率与放大本领；2、掌握放大镜、目镜、显微镜和望远镜的放大本领的计算；3、了解光阑在光学仪器的作用和地位；4、学会有效光阑，入射光瞳和出射光瞳的计算；5、了解显微镜、望远镜以及分光仪器的分辨本领。第五章光的偏振（共11学时）教学内容：1、自然光与偏振光；2、线偏振光与局部偏振光；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、偏振器件；7、椭圆偏振光和圆偏振光；8、偏振光的实验检验；9、偏振光的干涉。教学要求：1、了解偏振光和自然光的表观区别和内在联系；2、理解光的偏振现象是光的横波性最直接和最有力的实验证据；3、明确单轴晶体的光轴、主截面和振动面的意义；寻常光和非常光的性质；4、理解应用反射或折射、尼科耳棱镜、晶体的双折射和具有二向色性的人造偏振片 等产生平面偏振光；5、掌握布儒斯特定律和马吕斯定律；6、掌握产生线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的条件；7、明确1/4波片和1/2波片的功用；8、学会用波片和检偏器来产生和鉴定各种偏振光的原理和方法。第六章光的吸收、散射和色散（共4学时）教学内容：1、电偶极辐射对反射和折射现象的解释；2、光的吸收；3、光的散射和色散。教学要求：1、了解电偶极辐射对光的反射和折射现象的解释；2、理解从能量的观点研究光的吸收现象所遵循的朗伯定律；3、理解瑞利散射，会用瑞利定律解释一些常见的光学现象；4、理解正常色散和反常色散的特点。第七章光的量子性（共6学时）教学内容：1、光的相速度和群速度；2、经典辐射定律；3、普朗克辐射公式；4、光电效应；5、爱因斯坦的量子解释；6、康普顿效应；7、波粒二象性。教学要求：1、理解群速度的概念；2、理解光的量子性；3、领悟光的量子性的主要证据-光电效应和康普顿效应，理解光的波粒二象性。五、教学设备与设施使用多媒体教学设备六、课程考核与评估考核方式：闭卷考试，评估以期评成绩为准。期评成绩（100%）=考勤（占10%） +平时作业（占20%） +期末考试（占70%）。免修的本科学生的“期评成绩等于其期考成绩”。七、附录教材：姚启钧主编.光学教程（第5版）,北京：高等教育出版社,2008.教学参考书：1 .母国光主编.光学.北京：高等教育出版社.2 .赵凯华主编.光学.北京：北京大学出版社.制订人：罗文华 审核人：罗良
