湖北省高等教育自学考试大纲11714.docx
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1、湖北省高等等教育自学考试大纲课程名称:工程光学学 课程代代码:70082 第一部分分 课程性性质与目标标一、课程性性质与特点点本课程是一一门专业基基础课,系系统地介绍绍了几何光光学的基本本定律与成成像理论、理理想光学系系统、平面面光学系统统、光学系系统中光束束限制、光光度学与色色度学基础础、光线的的光路计算算与像差理理论、典型型光学系统统、现代光光学系统、光光学系统的的像质评价价与与像差差公差、光光的电磁性性质光波的的叠加与分分析、光的的干涉、光光的衍射与与傅立叶光光学、光的的偏振和晶晶体光学基基础、光的的量子性与与激光、光光纤与波导导光学以及及近几年最最新发展的的半导体激激光和光子子学等。课
2、课程特点在在于几何光光学和物理理光学、现现代光学方方面的基础础理论、基基本方法和和典型光学学系统的实实例和应用用。本课程适合合于自学考考试光机电电一体化专专业、光信信息科学与与技术专业业的专业基基础课程。二、课程目目标与要求求通过本课程程的学习,学学生能对光光学的基本本概念、基基本原理和和典型系统统有较为深深刻的认识识,学生应应掌握几何何光学的基基本定律与与成像理论论、理想光光学系统、平平面光学系系统、光束束限制、像像差理论等等几何光学学的基本内内容以及光光的电磁性性质、光波波的叠加与与分析、光光的干涉、衍衍射、偏振振等物理光光学的基本本内容以及及现代光学学中的部分分内容。为学习光光学设计、光
3、光信息理论论和从事光光学研究打打下坚实的的基础。三、与本专专业其他课课程的关系系本专业前期期课程“高等数学”、“大学物理”等是工程程光学课课程的数学学基础和物物理基础;通过工工程光学课课程的学习习为本专业业的后期课课程激光原原理与技术术、实用光光电技术、信息光学学等课程打下下良好的基基础。第二部分 考核内容容与考核目目标第1章 几何光学学的基本定定律和成像像概念一、学习的的目的与要要求 通通过本章的的学习,应应该掌握的知知识层次和和所要达到到的能力要要求:掌握几何光光学基本定定律:1)光的直直线传播定定律 2)光的的独立传播播定律 33)反射定定律和折射射定律(全全反射及其其应用) 4)光路路
4、的可逆性性 5)费马马原理(最最短光程原原理) 66)马吕斯斯定律。 完善成成像条件的的概念和相相关表述 能够应应用光学中中的符号规规则,单个个折射球面面的光线光光路计算公公式(近轴轴、远轴) 能够利利用单个折折射面的成成像公式,包包括垂轴放放大率b、轴轴向放大率率a、角放大大率、拉赫不不变量等公公式。 记忆球球面反射镜镜成像公式式了解共轴球球面系统公公式(包括括过渡公式式、成像放放大率公式式)二、考核知知识点与考核目目标(一) 重重点识记:几何何光学基本本定律。理解: 完完善成像条条件的概念念和相关表表述。应用: 应用光学学中的符号号规则。(二)次重重点识记: 单个折射射面的成像像公式,包包
5、括垂轴放放大率b、轴轴向放大率率a、角放大率率、拉赫不不变量等公公式。理解:单个个折射球面面的光线光光路计算公公式(近轴轴、远轴)。应用:球面面反射镜成成像公式。(三)、一一般识记:光波波与光线 理解:费费马原理、马马吕斯定律律。 应用:共共轴球面系系统公式(包包括过渡公公式、成像像放大率公公式)。第2章 理理想光学系系统一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的知知识层次和和所要达到到的能力要要求:了解并掌握握共轴理想想光学系统统的成像性性质。理解无限远远的轴上(外外)物点的的共轭像点点及光线、无无限远的轴轴上(外)像像点的对应应物点及光光线的性质质,物(像像)方焦距距的计算公公
6、式。应用并了解解物方主平面面与像方主主平面的性性质,光学学系统的节节点及性质质。掌握图解法法求像的方方法。掌握解析法法求像方法法(牛顿公公式、高斯斯公式)。一般了解由由多个光组组组成的理理想光学系系统的成像像公式。掌握并能够够应用理想想光学系统统的放大率率概念及公公式,理想想光学系统统两焦距之之间的关系系,理想光光学系统的的组合公式式和正切计计算法。二、考核知知识点与考考核目标 (一)重重点识记:共轴轴理想光学学系统的成成像性质理解:理想想光学系统统的放大率率概念及公公式应用:图解解法求像的的方法 (二)次次重点识记:物方方主平面与与像方主平平面的性质质理解:理想想光学系统统两焦距之之间的关系
7、系应用:解解析法求像像方法(牛牛顿公式、高高斯公式) (三)一一般识记:光学学系统的节节点及性质质,一般了了解透镜内内容理解:理想想光学系统统的组合公公式和正切切计算法应用: 由多个个光组组成成的理想光光学系统的的成像公式式第3章 平平面与平面面系统一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层次次和所要达达到的能力力要求:了解平面光光学元件的的种类和作作用。掌握并理解解平面镜的的成像特点点和性质,平平面镜的旋旋转特性,光光学杠杆原原理和应用用。能掌握并熟熟练应用平平行平板的的成像特性性,近轴区区内的轴向向位移公式式。了解反射棱棱镜的种类类、基本用用途、成像像方向判别别、等效作
8、作用与展开开。熟练掌握折折射棱镜的的作用,其其最小偏向向角公式及及应用,光光楔的偏向向角公式及及其应用。了解棱镜色色散、色散散曲线、白白光光谱的的概念。一般了解常常用的光学学材料种类类和特点。二、考核知知识点与考考核目标 (一)重重点识记:平面面镜的成像像特点和性性质,平面面光学元件件的种类和和作用理解:平行行平板的成成像特性,近近轴区内的的轴向位移移公式应用: 最最小偏向角角公式及应应用(二)次重重点识记:平面面镜的旋转转特性,反反射棱镜的的种类、基基本用途、成成像方向判判别、等效效作用与展展开理解:光学学杠杆原理理和应用应用:光楔楔的偏向角角公式及其其应用(三)一般般识记:棱镜镜色散、色色
9、散曲线、白白光光谱的的概念理解:折射射棱镜的作作用应用:常用用的光学材材料种类和和特点第4章 光光学系统中中的光束限限制一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层次次和所要达达到的能力力要求:深刻理解孔孔径光阑、入入瞳、出瞳瞳、孔径角角的定义及及它们的关关系。掌握视场光光阑、入窗窗、出窗、视视场角的定定义及它们们的关系。记忆并一般般理解渐晕晕、渐晕光光阑、渐晕晕系数的定定义及渐晕晕光阑和视视场光阑的的关系。了解照相系系统的基本本结构、成成像关系和和光束限制制。了解望远系系统的基本本结构、成成像关系和和光束限制制。了解显微系系统的基本本结构、成成像关系和和光束限制制。 一般了
10、解景景深、远景景景深、近近景景深的的概念,景景深公式和和影响因素素。二、考核知知识点与考考核目标 (一)重重点识记:孔径径光阑、入入瞳、出瞳瞳、孔径角角的定义及及它们的关关系理解:景深深应用:照相相系统的基基本结构、成成像关系和和光束限制制(二)次重重点识记:视场场光阑、入入窗、出窗窗、视场角角的定义及及它们的关关系理解:近景景景深、远远景景深应用:望远远系统的基基本结构、成成像关系和和光束限制制(三)一般般识记:渐晕晕、渐晕光光阑、渐晕晕系数的定定义及渐晕晕光阑和视视场光阑的的关系理解:景深深公式和影影响因素应用:显微微系统的基基本结构、成成像关系和和光束限制制 第5章章 光度学学和色度学学
11、基础一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层次次和所要达达到的能力力要求:了解光度学学和色度学学的基本概概念及其辐辐射量和光光学量的单单位。理解并熟练练掌握光在在传播过程程中光学量量的变化规规律。理解并能应应用成像系系统像面的的光照度问问题、颜色色的分类及及颜色的表表观特征、颜颜色的匹配配。一般了解色色度学的几几个概念、颜颜色混合方方法、颜色色相加原理理及光源色色和物体色色的三刺激激值、均匀匀颜色空间间及色差公公式。二、考核知知识点与考考核目标 (一)重重点识记:光度度学和色度度学的基本本概念理解:成像像系统像面面的光照度度应用:光在在传播过程程中光学量量的变化规规律 (
12、二)次次重点识记:辐射射量和光学学量单位理解:辐射射量和光学学量单位相相互间的关关系应用应用:光通通过光学系系统时的能能量损失(三)一般般识记:颜色色的分类、颜颜色的表观观特征、颜颜色的匹配配理解:颜色色相加原理理应用:颜色色混合方法法第6章 光光线的光路路计算及像像差理论一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层次次和所要达达到的能力力要求:了解像差的的定义、种种类和消像像差的基本本原则。理解并掌握握单个折射射球面的不不晕点(齐齐明点)的的概念和性性质,求解解方法。深刻理解 7种几何像像差的定义义、影响因因素、性质质和消像差差方法。一般了解波波像差的定定义及其与与几何像差
13、差的关系。二、考核知知识点与考考核目标 (一)重重点识记:像差差的定义、种种类理解:7种种几何像差差的定义、影影响因素、性性质和消像像差方法应用:消像像差的基本本原则 (二)次次重点识记:单个个折射球面面的不晕点点(齐明点点)的概念和性性质,求解解方法理解:波像像差的定义义及其与几几何像差的的关系应用:子午午面内的光光线光路计计算(三)一般般识记:畸变变 理解:色差差、像散、场场曲的定义义应用:沿轴轴外点主光光线束细光光线束的光光路计算第7章 典典型光学系系统一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层次次和所要达达到的能力力要求:了解并掌握握正常眼、近近视眼和远远视眼的定定
14、义和特征征,校正非非正常眼的的方法,眼眼睛调节能能力的计算算。掌握视觉放放大率的概概念、表达达式及其意意义,与光光学系统角角放大率的的异同点。理解放大镜镜的视觉放放大率。能够熟练应应用显微镜镜系统的概概念和计算算公式,包括括:1)组成、成成像关系、光光束限制 2)视觉觉放大率公公式 3)线视视场公式 4)数值值孔径和出出瞳D 5)物镜镜的分辨率率 6)显微微镜的有效效放大率 7)物镜镜的景深 8)视度度调节。了解望远系系统的概念念和计算公公式,包括括: 1)组成、成成像关系、光光束限制 2)视觉觉放大率公公式 3)分辨辨率与视觉觉放大率的的关系 44)有效分分辨率和工工作分辨率率。二、考核知知
15、识点与考考核目标 (一)重重点识记:视觉觉放大率的的概念、表表达式及其其意义,与与光学系统统角放大率率的异同点点理解:显微微镜和望远远镜系统组组成、成像像关系、光光束限制;线视场公公式应用:正常常眼、近视视眼和远视眼眼的定义和和特征,校校正非正常常眼的方法法,眼睛调调节能力的的计算。 (二)次次重点识记:显微微镜系统的的概念和计计算公式理解:视觉觉放大率公公式,数值值孔径和出出瞳D, 物镜的分分辨率应用:视度度调节、物物镜的景深深,显微镜镜的有效放放大率(三)一般般识记:放大大镜的视觉觉放大率,了了解目镜、摄摄影系统、投投影系统,光光学系统的的外形尺寸寸计算内容容理解:望远远系统的概概念和计算
16、算公式,分分辨率与视视觉放大率率的关系应用:有效效分辨率和和工作分辨辨率第8章 现现代光学系系统一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层次次和所要达达到的能力力要求:了解现代光光学的基本本内涵,包包括:激光光光学系统统、傅立叶叶变换光学学系统、扫扫描光学系系统、光纤纤光学系统统、光电光光学系统。理解上述现现代光学系系统中光的的光的传输输特性和成成像机理。二、考核知知识点与考考核目标 (一)重重点识记:高斯斯光束的特特性、光导导纤维传输输光信号的的原理 理解:高斯斯光束的传传播、阶跃跃型光纤光光学系统、梯梯度折射率率光纤光学学系统 应用:高斯斯光束的透透镜变换、自自聚焦透镜
17、镜特性及应应用、数值值孔径 (二)次次重点识记:扫描描光学系统统的组成、光光电光学系系统的组成成 理解:扫描描物镜、光光电检测系系统 应用:阶跃跃光纤传光光、传像特特性,红外外夜视光学系统统 (三)一般般识记:傅立立叶变换光光学系统结结构 理解:傅立立叶变换光光学物镜的的设计要求求 应用:光学学透镜的傅傅立叶变换换特性应用用第9章 光光学系统的的像质评价价和像差公公差一、学习的的目的与要要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层次次和所要达达到的能力力要求:了解光学系系统像质评评价方法和和各自的优优缺点。能够应用MMTF曲线线和其下面面积判断光光学系统的的成像质量量的方法和和基本原理理。一般了
18、解望望远物镜、显显微物镜、望望远目镜、显显微目镜和和照相物镜镜的像值评评价要求和和校像差要要求。二、考核知知识点与考考核目标 (一)重重点识记:瑞利利判断理解:光学学系统像质质评价方法法应用:用MMTF曲线线判断光学学系统的成成像质量的的方法和基基本原理(二)次重重点识记:中心心点亮度理解:光学学系统像质质评价各自自的优缺点点应用:用MMTF曲线线的积分值值判断光学学系统的成成像质量的的方法和基基本原理(三)一般般识记:像差差公差理解:点阵阵图应用:一般般了解望远远物镜、显显微物镜、望望远目镜、显显微目镜和和照相物镜镜的像值评评价要求和和校像差要要求。第1 1章章 光的电电磁理论基基础一、学习
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