湖北省高等教育自学考试大纲6091.docx
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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.湖北省高等等教育自自学考试大纲纲课程名称:工程光光学 课程程代码:70882 第一部部分 课课程性质质与目标标一、课程性性质与特特点本课程是一一门专业业基础课课,系统统地介绍绍了几何何光学的的基本定定律与成成像理论论、理想想光学系系统、平平面光学学系统、光光学系统统中光束束限制、光光度学与与色度学学基础、光光线的光光路计算算与像差差理论、典典型光学学系统、现现代光学学系统、光光学系统统的像质质评价与与与像差差公差、光光的电磁磁性质光光波的叠叠加与分分析、光光
2、的干涉涉、光的的衍射与与傅立叶叶光学、光光的偏振振和晶体体光学基基础、光光的量子子性与激激光、光光纤与波波导光学学以及近近几年最最新发展展的半导导体激光光和光子子学等。课课程特点点在于几几何光学学和物理理光学、现现代光学学方面的的基础理理论、基基本方法法和典型型光学系系统的实实例和应应用。本课程适合合于自学学考试光光机电一一体化专专业、光光信息科科学与技技术专业业的专业业基础课课程。二、课程目目标与要要求通过本课程程的学习习,学生生能对光光学的基基本概念念、基本本原理和和典型系系统有较较为深刻刻的认识识,学生生应掌握握几何光光学的基基本定律律与成像像理论、理理想光学学系统、平平面光学学系统、光
3、光束限制制、像差差理论等等几何光光学的基基本内容以以及光的的电磁性性质、光光波的叠叠加与分分析、光光的干涉涉、衍射射、偏振振等物理理光学的的基本内内容以及及现代光光学中的的部分内内容。为学习习光学设设计、光光信息理理论和从从事光学学研究打打下坚实实的基础础。三、与本专专业其他他课程的的关系本专业前期期课程“高等数学学”、“大学物理理”等是工工程光学学课程程的数学学基础和和物理基基础;通过工工程光学学课程程的学习习为本专专业的后后期课程程激光原原理与技技术、实实用光电电技术、信息光光学等课课程打下下良好的的基础。第二部分 考核内内容与考考核目标标第1章 几何光光学的基基本定律律和成像像概念一、学
4、习的的目的与与要求 通通过本章章的学习习,应该该掌握的的知识层层次和所所要达到到的能力力要求:掌握几何光光学基本本定律:1)光的的直线传传播定律律 2)光光的独立立传播定定律 33)反射射定律和和折射定定律(全全反射及及其应用用) 44)光路路的可逆逆性 55)费马马原理(最最短光程程原理) 6)马吕斯定律。 完善成成像条件件的概念念和相关关表述 能够应应用光学学中的符符号规则则,单个个折射球球面的光光线光路路计算公公式(近近轴、远远轴) 能够利利用单个个折射面面的成像像公式,包包括垂轴轴放大率率b、轴向向放大率率a、角放放大率、拉赫赫不变量量等公式式。 记忆球球面反射射镜成像像公式了解共轴球
5、球面系统统公式(包包括过渡渡公式、成成像放大大率公式式)二、考核知知识点与与考核目目标(一) 重重点识记:几何何光学基基本定律律。理解: 完完善成像像条件的的概念和和相关表表述。应用: 应用光光学中的的符号规规则。(二)次重重点识记: 单个折折射面的的成像公公式,包包括垂轴轴放大率率b、轴向向放大率率a、角放放大率、拉赫赫不变量量等公式式。理解:单个个折射球球面的光光线光路路计算公公式(近近轴、远远轴)。应用:球面面反射镜镜成像公公式。(三)、一一般识记:光波波与光线线 理解:费费马原理理、马吕吕斯定律律。 应用:共共轴球面面系统公公式(包包括过渡渡公式、成成像放大大率公式式)。第2章 理理想
6、光学学系统一、学习的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握的的知识层层次和所所要达到到的能力力要求:了解并掌握握共轴理理想光学学系统的的成像性性质。理解无限远远的轴上上(外)物物点的共共轭像点点及光线线、无限限远的轴轴上(外外)像点点的对应应物点及及光线的的性质,物物(像)方方焦距的的计算公公式。应用并了解解物方主主平面与与像方主主平面的的性质,光光学系统统的节点点及性质质。掌握图解法法求像的的方法。掌握解析法法求像方方法(牛牛顿公式式、高斯斯公式)。一般了解由由多个光光组组成成的理想想光学系系统的成成像公式式。掌握并能够够应用理理想光学学系统的的放大率率概念及及公式,理理想光学学系统两两
7、焦距之之间的关关系,理理想光学学系统的的组合公公式和正正切计算算法。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)重重点识记:共轴轴理想光光学系统统的成像像性质理解:理想想光学系系统的放放大率概概念及公公式应用:图解解法求像像的方法法 (二)次次重点识记:物方方主平面面与像方方主平面面的性质质理解:理想想光学系系统两焦焦距之间间的关系系应用:解解析法求求像方法法(牛顿顿公式、高高斯公式式) (三)一一般识记:光学学系统的的节点及及性质,一一般了解解透镜内内容理解:理想想光学系系统的组组合公式式和正切切计算法法应用: 由多多个光组组组成的的理想光光学系统统的成像像公式第3章 平平面与平平面系统统一、学习
8、的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握握的知识识层次和和所要达达到的能能力要求求:了解平面光光学元件件的种类类和作用用。掌握并理解解平面镜镜的成像像特点和和性质,平平面镜的的旋转特特性,光光学杠杆杆原理和和应用。能掌握并熟熟练应用用平行平平板的成成像特性性,近轴轴区内的的轴向位位移公式式。了解反射棱棱镜的种种类、基基本用途途、成像像方向判判别、等等效作用用与展开开。熟练掌握折折射棱镜镜的作用用,其最最小偏向向角公式式及应用用,光楔楔的偏向向角公式式及其应应用。了解棱镜色色散、色色散曲线线、白光光光谱的的概念。一般了解常常用的光光学材料料种类和和特点。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)
9、重重点识记:平面面镜的成成像特点点和性质质,平面面光学元元件的种种类和作作用理解:平行行平板的的成像特特性,近近轴区内内的轴向向位移公公式应用: 最最小偏向向角公式式及应用用(二)次重重点识记:平面面镜的旋旋转特性性,反射射棱镜的的种类、基基本用途途、成像像方向判判别、等等效作用用与展开开理解:光学学杠杆原原理和应应用应用:光楔楔的偏向向角公式式及其应应用(三)一般般识记:棱镜镜色散、色色散曲线线、白光光光谱的的概念理解:折射射棱镜的的作用应用:常用用的光学学材料种种类和特特点第4章 光光学系统统中的光光束限制制一、学习的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握握的知识识层次和和所要达达到的
10、能能力要求求:深刻理解孔孔径光阑阑、入瞳瞳、出瞳瞳、孔径径角的定定义及它它们的关关系。掌握视场光光阑、入入窗、出出窗、视视场角的的定义及它它们的关关系。记忆并一般般理解渐渐晕、渐渐晕光阑阑、渐晕晕系数的的定义及及渐晕光光阑和视视场光阑阑的关系系。了解照相系系统的基基本结构构、成像像关系和和光束限限制。了解望远系系统的基基本结构构、成像像关系和和光束限限制。了解显微系系统的基基本结构构、成像像关系和和光束限限制。 一般了解景景深、远远景景深深、近景景景深的的概念,景景深公式式和影响响因素。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)重重点识记:孔径径光阑、入入瞳、出出瞳、孔孔径角的的定义及及它们的的关
11、系理解:景深深应用:照相相系统的的基本结结构、成成像关系系和光束束限制(二)次重重点识记:视场场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系理解:近景景景深、远远景景深深应用:望远远系统的的基本结结构、成成像关系系和光束束限制(三)一般般识记:渐晕晕、渐晕晕光阑、渐渐晕系数数的定义义及渐晕晕光阑和和视场光光阑的关关系理解:景深深公式和和影响因因素应用:显微微系统的的基本结结构、成成像关系系和光束束限制 第55章 光光度学和和色度学学基础一、学习的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握握的知识识层次和和所要达达到的能能力要求求:了解光度学学和色度度学的基基本概念念及其辐辐射量和和光学量量的单位
12、位。理解并熟练练掌握光光在传播播过程中中光学量量的变化化规律。理解并能应应用成像像系统像像面的光光照度问问题、颜颜色的分分类及颜颜色的表表观特征征、颜色色的匹配配。一般了解色色度学的的几个概概念、颜颜色混合合方法、颜颜色相加加原理及及光源色色和物体体色的三三刺激值值、均匀匀颜色空空间及色色差公式式。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)重重点识记:光度度学和色色度学的的基本概概念理解:成像像系统像像面的光光照度应用:光在在传播过过程中光光学量的的变化规规律 (二)次次重点识记:辐射射量和光光学量单单位理解:辐射射量和光光学量单单位相互互间的关关系应用用应用:光通通过光学学系统时时的能量量损失(
13、三)一般般识记:颜色色的分类类、颜色色的表观观特征、颜颜色的匹匹配理解:颜色色相加原原理应用:颜色色混合方方法第6章 光光线的光光路计算算及像差差理论一、学习的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握握的知识识层次和和所要达达到的能能力要求求:了解像差的的定义、种种类和消消像差的的基本原原则。理解并掌握握单个折折射球面面的不晕晕点(齐齐明点)的的概念和和性质,求求解方法法。深刻理解 7种几何何像差的的定义、影影响因素素、性质质和消像像差方法法。一般了解波波像差的的定义及及其与几几何像差差的关系系。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)重重点识记:像差差的定义义、种类类理解:7种种几何像像差的
14、定定义、影影响因素素、性质质和消像像差方法法应用:消像像差的基基本原则则 (二)次次重点识记:单个个折射球球面的不不晕点(齐齐明点)的概念和性质,求解方法理解:波像像差的定定义及其其与几何何像差的的关系应用:子午午面内的的光线光光路计算算(三)一般般识记:畸变变 理解:色差差、像散散、场曲曲的定义义应用:沿轴轴外点主主光线束束细光线线束的光光路计算算第7章 典典型光学学系统一、学习的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握握的知识识层次和和所要达达到的能能力要求求:了解并掌握握正常眼眼、近视视眼和远远视眼的的定义和和特征,校校正非正正常眼的的方法,眼眼睛调节节能力的的计算。掌握视觉放放大率的
15、的概念、表表达式及及其意义义,与光光学系统统角放大大率的异异同点。理解放大镜镜的视觉觉放大率率。能够熟练应应用显微微镜系统统的概念念和计算算公式,包包括:11)组成成、成像像关系、光光束限制制 2)视视觉放大大率公式式 3)线线视场公公式 44)数值值孔径和和出瞳DD 55)物镜镜的分辨辨率 66)显微微镜的有有效放大大率 77)物镜镜的景深深 8)视视度调节节。了解望远系系统的概概念和计计算公式式,包括括: 1)组成成、成像像关系、光光束限制制 2)视视觉放大大率公式式 3)分分辨率与与视觉放放大率的的关系 4)有有效分辨辨率和工工作分辨辨率。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)重重点识记
16、:视觉觉放大率率的概念念、表达达式及其其意义,与与光学系系统角放放大率的的异同点点理解:显微微镜和望望远镜系系统组成成、成像像关系、光光束限制制;线视视场公式式应用:正常常眼、近近视眼和和远视眼眼的定义义和特征征,校正正非正常常眼的方方法,眼眼睛调节节能力的的计算。 (二)次次重点识记:显微微镜系统统的概念念和计算算公式理解:视觉觉放大率率公式,数数值孔径径和出瞳瞳D, 物镜的的分辨率率应用:视度度调节、物物镜的景景深,显显微镜的的有效放放大率(三)一般般识记:放大大镜的视视觉放大大率,了了解目镜镜、摄影影系统、投投影系统统,光学学系统的的外形尺尺寸计算算内容理解:望远远系统的的概念和和计算公
17、公式,分分辨率与与视觉放放大率的的关系应用:有效效分辨率率和工作作分辨率率第8章 现现代光学学系统一、学习的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握握的知识识层次和和所要达达到的能能力要求求:了解现代光光学的基基本内涵涵,包括括:激光光光学系系统、傅傅立叶变变换光学学系统、扫扫描光学学系统、光光纤光学学系统、光光电光学学系统。理解上述现现代光学学系统中中光的光光的传输输特性和和成像机机理。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)重重点识记:高斯斯光束的的特性、光光导纤维维传输光光信号的的原理 理解:高斯斯光束的的传播、阶阶跃型光光纤光学学系统、梯梯度折射射率光纤纤光学系系统 应用:高斯斯光束的
18、的透镜变变换、自自聚焦透透镜特性性及应用用、数值值孔径 (二)次次重点识记:扫描描光学系系统的组组成、光光电光学学系统的的组成 理解:扫描描物镜、光电检测系统 应用:阶跃跃光纤传传光、传传像特性性,红外外夜视光光学系统统 (三)一般般识记:傅立立叶变换换光学系系统结构构 理解:傅立立叶变换换光学物物镜的设设计要求求 应用:光学学透镜的的傅立叶叶变换特特性应用用第9章 光光学系统统的像质质评价和和像差公公差一、学习的的目的与与要求通过本章的的学习,应应该掌握握的知识识层次和和所要达达到的能能力要求求:了解光学系系统像质质评价方方法和各各自的优优缺点。能够应用MMTF曲曲线和其其下面积积判断光光学
19、系统统的成像像质量的的方法和和基本原原理。一般了解望望远物镜镜、显微微物镜、望望远目镜镜、显微微目镜和和照相物物镜的像像值评价价要求和和校像差差要求。二、考核知知识点与与考核目目标 (一)重重点识记:瑞利利判断理解:光学学系统像像质评价价方法应用:用MMTF曲曲线判断断光学系系统的成成像质量量的方法法和基本本原理(二)次重重点识记:中心心点亮度度理解:光学学系统像像质评价价各自的的优缺点点应用:用MMTF曲曲线的积积分值判判断光学学系统的的成像质质量的方方法和基基本原理理(三)一般般识记:像差差公差理解:点阵阵图应用:一般般了解望望远物镜镜、显微微物镜、望望远目镜镜、显微微目镜和和照相物物镜的
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