《光学2》课程教学大纲.docx

光学2教学大纲一、课程基本信息课程名称光学Opt ics课程编码SCC521111035开课院部理学院课程团队光学教学团队学分3.5课内学时56讲授| 56实聆|0上机0|实践0课外学时56适用专业应用物理学授课语言中文先修课程高等数学（27）、高等数学（2-2）、电磁学课程简介 （必修）光学课程是应用物理学专业的专业基础课程.是普通物理学的重要组成部分。主要讲授光的本性、光的传播、光的干涉和齿射、 成像、典型光学仪器、光的偏振、光在晶体中的传播、光的吸收、色散和散射、光与物质相互作用、信息光学以及光学知识的应用等内 容.本课程若重要求学生掌握光学的基本概念和基木规律.使学生能建立起鲜明的物理图像.通过本门课程的教学，使学生系统地掌握光 学基本原理和基本知识，了解现代光学的发展概况以及现代光学的基本概念、原理，培养学生分析光学问题和解决光学问题的能力，培养 学生的学习兴趣.为后续课程学习和专业训练提供必要的准备,并为学生毕业后从事与物理有关的科学研究、教学和其它工作打下良好的 基础。Optics is a professional basic course of applied physics major and an important part of general physics. It mainly introduces the nature of 1ight, the spread of 1ight, interference and diTfraction of 1ight, imaging, typical optical instruments, the polarization of light, light in the crystal, absorption, dispersion and scattering of light, interaction between light and matter, information optics and the application of optical knowledge. As a basic course, this course focuses on the basic concepts and basic laws of optics, so that the students can establish a clear physical image. In the course, students can systematically master the basic principles and basic knowledge of optics, understand ihe development, of modern optics and the basic concepts and principles oT modern opt ics, cul t ivale the abi 1 i ty of analyzing optical problems and solving optical problems, and cultivate interests in learning optics. After the optics course, Students should obtain a good foundation for the subsequent courses and professional training, and obtain good optical foundation for scientific research, teaching and other related work after graduation.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要习R指标点任务自选1Ml目标1 :学生将掌握有关光的本性、光的传播' 光的波动性和量子性，包括成像、干涉、彷射、偏 振、反射和折射、吸收与散射、光与物质的相互作用等现象的基本原理、基本规律和相关器件，并 能够解释光的传播、干涉、衍射、偏振、光与物质相互作用的相关现象，否3.12M2目标2： 了解光学在科研、生产和实践上的应用,了解现代光学的发展趋向。能够列举近现代光学的 相关技术及基本仪器。能运用光学原理分析光学那件的结构和用途。是3.43.4三' 课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节1第0章结论本章里点难点：光的本性。/20. 1光学的研究内容和方法光学的研究内容和方法。M1,M2.M30.5讲授0.5自学资料30.2光学发展简史光 的本性光学发展简史和光的本性。Ml, M21讲授1自学资料4第一章光的干涉本章重点难点：相干条件，等倾干涉和等厚干涉。/51. 1波动的独立性、叠 加性和相干性电礴波的传播速度和折射率，光的强度.机械波的独立性和叠 加性，干涉现象是波动的特性.相干与不相干叠加。Ml2讲授2课后作业61.2由单色波叠加所形 成的干涉图样相位差和光程差.干涉图样的形成。Ml1讲授1课后作业71.3分波面双光束干涉光源和机械波源的区别，获得稳定干涉图样的条件，典型的干 涉实验。Ml1.5讲授1.5课后作业81.4干涉条纹的可见度 光波的时间相干性 和空间相干性干涉条纹的可见度。光源的非单色性对干涉条纹的影响.光源 的线度对干涉条纹的影响。Ml1讲授1课后作业91.5菲涅耳公式菲涅耳公式,半波损失的解稗，M2. M31讲授1自学资料101.6分振幅薄腰干涉单色点光源引起的干涉现象,单色发光平面所引起的等倾干涉Ml1.3讲授1.3课后作业(-)一一等倾干 涉条纹。111.7分振幅薄股干涉 (二)一一等厚干涉单色点光源所引起的等厚干涉条纹.Ml1.5讲授1.5课后作业121.8迈克耳孙干涉仪基本原理.迈克耳孙干涉仪的应用“Ml1讲授1课后作业131.9法布里-珀罗干涉 仪多光束干涉法布里-珀罗干涉仪，多光束干涉。Ml1.5讲授1.5课后作业141. 10光的干涉应用举例 牛顿环检查光学元件的表面,测量长度的微小改变，牛顿环.M1,M2.M31讲授和讨 论1自学资料15第二章光的衍射本章重点难点：惠更斯菲涅耳原理的物理意义，夫琅禾货单 缝衍射，平面衍射光栅-/162. I惠更斯菲涅耳原 理光的衍射现象，惠更斯原理，惠更斯-葩涅耳原理.Ml1讲授I课后作业172.2菲涅耳半波带菲 涅耳衍射菲涅耳半波带.合报帼的计算.圆孔的菲涅耳衍射,圆屏的菲 涅耳彷射，波带片。Ml2讲授2课后作业182.3夫殖禾费单缝衍射实脸装置与衍射图样的特点,强度的计算.衍射图样的光强分 布，单缝衍射图样的特点。Ml2讲授2课后作业192.4夫琅禾费圆孔衍射夫琼禾费圆孔衍射。Ml1讲授1课后作业202.5平面衍射光棚实聆装置和现象的定性解释，衍射光强分布，干涉和衍射的区 别和联系，光栅方程，沿线的半角宽度，谱线的缺级，光栅光谱。Ml, M23讲授3自学资料21第三章几何光学的基本原 理本章重点难点：符号法则，薄透镜物像公式。/223.1光在平面界面上的 反射和折射光导 纤维光在平面上的反射,全反射，光导纤维，Ml, M21讲授1自学资料233.2光在球面上的反射 和折射符号法则,球面折射对光束单心性的破坏,近轴光线条件下球 面折射的物像公式,高斯公式和牛顿公式。Ml1讲授1课后作业243.3光连续在几个球面 界面上的折射虚 物的概念共轴光具组，逐个球面成像法，虚物的概念.Ml1讲授1课后作业253.4薄透镜近轴条件下薄透镜的成像公式.横向放大率。Ml2讲授2课后作业263.5近轴物近轴光线成 像的条件近轴物在近轴光线条件下球面反射成像的物像公式.近轴物在 近轴光线条件下球面折射成像的物像公式。Ml, M22讲授2课后作业27第四章光学仪器的基本原 理本章重点难点：望远镜，显微镜的原理，放大率和分辨本领:./284. 1人的眼睛人眼的结构，简化眼，人眼的调节功能，Ml0.4讲授0.4课后作业294.2助视仪器的放大本 领放大本领的概念.放大镜。M20.4讲授0.4自学资料304.3显微镜的放大本领显微镜的光路图.显微镜的放大本领。Ml0.6讲授0.6课后作业314.4望远镜的放大本领开普勒望远镜.伽利略望远镜,反射式望远镜.Ml, M20.6讲授和讨 论0.6自学资料324.5像差概述像差Ml, M21讲授1自学资料334.6助视仪器的像分辨 本工分辨本领.人眼的分辨本领,望远镜物镜的分辨本领.显微镜 物镜的分辨本领，Ml1讲授1课后作业344.7分光仪器的色分辨本领光栅光谱仪的色分辨本领.Ml1讲授1课后作业35第五章光的偏振本章重点难点：各种偏振光的产生及鉴别方法。/365. 1自然光与偏振光光的偏振性.自然光与偏振光。Ml, M20.5讲授0.5自学资料375.2线偏振光与部分偏 振光由二向色性产生的线偏振光。Ml0.5讲授0.5课后作业385.3光通过单轴晶体时 的双折射现象双折射现象.光轴、主平面，。光和e光的相对强度.Ml1讲授1课后作业395.4光在晶体中的波面。光和e光在晶体中的波面。Ml0.5讲授0.5课后作业405.5光在晶体中的传播 方向单轴晶体内。光与e光的传播方向.单轴晶体的主折射率，Ml0.5讲授0.5课后作业415.6偏振器件波片Ml1讲授1课后作业425.7椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光的描述，椭圆偏振光和圆偏振光的获 野，自然光改造成椭圆偏振光或圆偏振光。Ml, M31.5讲授和讨 论1.5课后作业435.8偏振态的实验桧验线偏振光的检验，圆偏振光和掷圆偏振光的检验，补偿器,Ml1讲授1课后作业445.9偏振光的干涉偏振光干涉的实验装置，线偏振光干涉的光强分布。Ml2讲授2课后作业455.10场致双折射现象及 其应用应力光学效应光弹性效应,电光效应，礴光克尔效应。Ml, M22讲授2自学资料46第六章光的吸收、散射和 色散本章里点难点：光的吸收、散射和色散的现象分析。/476.1电偶极辐射对反射 和折射现象的解释电偶极辐射.电偶极辐射对反射和折射现象的初步解释:Ml, M21讲授1自学资料486.2光的吸收一般吸收和选择吸收.朗伯定律.吸收光谱。Ml0.6讲授0.6课后作业496.3光的散射非均匀介质中散射的经典图像，散刖和反射、漫反射和衍射现 象的区别，瑞利散射，散射光的偏振性，散射光的强度.分子 散射。Ml0.6讲授0.6课后作业506.4光的色散色散的特点，正常色散与反常色散。Ml, M22讲授2自学资料51第七章光的量子性本章重点难点：光的量子性，光电效应和康普顿散射，f/527.1经典辐射定律热辐射、基尔很夫定律，黑体辐射.黑体的经典辐射定律及其 困难。Ml1讲授1课后作业537.2普朗克辐射公式能量子假说.宇宙辐射背景。Ml1讲授1课后作业547.3光电效应光电效应及其实胎规律，光电效应与波动理论的矛盾.Ml0.7讲授0.7课后作业557.4爱因斯坦的量子解 释爱因斯坦的光子假设及其光电方程.对光电效应的量子解释. 光子的质量和动量。Ml0.3讲授0.3课后作业567.5康普顿效应康普顿效应的实骏规律，光子理论对康普顿效应的解释，Ml0.7讲授0.7课后作业五、评分细则578.3激光的特性谱线宽度.激光的单色性。Ml, M21讲授1自学资料588.2激光原理粒子数反转.实现粒子数反转的物质，光学谐振腔CMl0.7讲授0.7课后作业597.6波粒二象性光的波粒二象性.M1,M2.M30.3讲授和讨 论0.3自学资料60第八章现代光学基础本章重点难点：激光的基本原理和特性。/618. 1光与物质相互作用原子发光机理.爱因斯坦关于受激辐射的预言。Ml0.3讲授0.3课后作业四、弟核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .每周布置3-8道题目。2 .成绩采用百分制,根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .考核学生对光学基本知识的掌握能力.学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、分析和计 算题。15%2汇报和讨 论1,每位学生完成1次调研汇报。2 .成绩采用百分制,根据汇报和回答问题情况完成情况评分。3 .考核学生对光学知识的掌握和自主学习能力,汇报和答辩能力。10%3大作业1 .本课程共1次编程大作业和1次文献调研大作业。编程大作业要求利用Mat lab等现代仿真工具建立研究对象的模 型.模拟光学现象中的干涉和彷射等现象；调研大作业要求学生完成关于成像、偏振、光谱仪器及光与粒子相互作用等 方面的调研报告。2 .编程大作业根据模型建立情况和实验方案的准确性评分；调研大作业根据学生调研报告撰写情况评分。3 .考核学生对光学知识的运用及资料收集整理和汇总撰写能力。10%4期中考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分10。分。3.主要考核学生对前半学期光学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有 填空题、简答题、计算题等。15%5期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对光学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、 作图题、分析题、计算题等。50%序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业30%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准审:B-独立思考、按时完成，解题 思路比较清晰、步骤比蛟完整、格式合理、答案准确，C-独立思考、按时完成，解题思路不清晰或步骤不 完整或答案不准确。D-作业抄袭,未能按时完成.作图不规范，解题思路混乱。2M2汇报和讨 论50%，卜语言表述准确清晰，逻辑合理，结论准确。回答问题准确,B-语言表述较为准确，逻辑较合理，结论较 准确。回答问题较准确。c-语言表述不准确.或逻辑不合理.或结论不准确，或不能就所讨论问题做出回 答” D汇报表述不清，逻转不合理,结论不准确，对所讨论问题不能做出合理回答。3M2大作业50%A-利用Mat lab等现代仿真工具建立研究对象的模型正确，模拟结果准确；设计解决光学问题的方案合理； 调研报告逻辑清晰,格式规范.结论准确。B-利用Mallab等现代仿真工具建立研究对象的模型基本正确. 模拟结果基本准确；设计解决光学问题的方案较为合理,调研报告逻辑较为清晰，格式较规范,结论较准 确“ C-利用Mallab等现代仿真工具建立研究对象的模型不正确，或模拟结果不准确,或设计解决光学问题 的方案不合理；调研报告逻辑不清晰或格式不规范。D-利用Hat lab等现代仿R工具建立研究对象的模型不 正确；设计解决光学问题的方案不合理；调研报告逻辑混乱，照搬抄袭。4Ml期中考试20%（见试卷评分标准）5Ml期末考试50%（见试卷评分标准）评分等 A, B,(级说明：:,D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书 光学教程（第六版），姚启钧，高等教育出版社，2019.03, ISBN:9787040510010. （*主教材）2图书光学教程学习指导书（第六版），宜桂盒，高等教育出版社，2019.03, ISBN:9787010527667.3图书新概念物理教程一一光学，赵凯华，高等教育出版社，2011.05, ISBN:9787040155624.4图书光学原理（第七版）.Max Born.电子工业出版社,2000.01, ISBN:9787121095146.5MOOC光学,崔宏滨.直课堂，2016.