《光学》课程教学大纲

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1、《光学》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分课程名称：光学所属专业：材料物理课程性质：专业基础课学分：3.0（二）课程简介、目标与任务光学是自然科学中发展最早的学科之一，它与人类生活密不可分，与自然科学的发展密切相关。光学是材料物理学本科专业的一门重要的专业必修基础课程，是研究光的本性、光的传播及光和物质的相互作用的基础学科，激光的出现和发展使光学的研究进入了一个崭新的阶段，更加扩大了光学在高科技领域、生产和国防上的应用。通过本门课程的学习，使学生系统地掌握有关光学的基本概念，基本规律和基本的计算方法，掌握光学的基础理论，基础知识和基本技能，了解现

2、代光学及光学与其他学科、技术相结合的发展状况，为学习后续课程以及今后的工作打下基础。本课程的任务是使学生掌握光的干涉、衍射、偏振等基本现象、原理和规律，了解光学在科研、生产和实践上的应用；培养学生学习的兴趣；培养学生的学习能力、科学探究能力和分析解决问题的能力，培养学生实事求是、勇于探究的科学精神和辩证唯物主义世界观。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接学习光学，需要对电磁波理论和粒子理论有一定的了解，所以光学应滞后于高等数学、力学、电磁学等课程开设。光学又是原子物理学、电动力学和量子物理学等课程的基础，应先于这些课程开设。（四）教材与主要参考书

3、。教材：《现代光学基础》，钟锡华编著，北京大学出版社，2003年8月主要参考书：1.《高等物理光学》,羊国光,宋菲君编著,中国科学技术大学出版社,2008年9月2.《光学原理》,马科斯·玻恩著,电子工业出版社,2005年8月3.新概念物理教程《光学》,赵凯华编著,高等教育出版社,2004年11月二、课程内容与安排按照光学的教学目的和要求，本大纲按54学时作安排，其内容及课时分配如下。“*”号的内容作为了解，可以讲授，但是这些内容在考试时都不作统一要求。除了“*”内容外，都为必须掌握的内容。4绪论（参考学时数：2）了解光学的研究内容和研究方法；知道光学的发展历程、光学与其他自然

4、科学的关系；怎样学好光学。第一章费马原理与变折射率光学（参考学时数：4）第一节惠更斯原理第二节折射率第三节光程第四节费马原理第五节费马原理与成像*第六节自然变折射率*第七节人工变折射率强光变折射率*第八节光线方程*第九节评述费马原理【重点掌握】：惠更斯原理、折射率、光程、费马原理等基本原理、基本概念。【了解】：变折射率光学、光线方程。【难点】：费马原理第二章波动光学引论（参考学时数：16）第一节光是一种电磁波第二节定态光波复振幅描述第三节波前函数第四节球面波向平面波的转化第五节光波干涉的引论第六节两个点源的干涉场杨氏实验第七节两束平行光的干涉场第八节光波衍射引论第九节圆孔和圆

5、屏菲涅耳衍射第十节波带片第十一节单缝夫琅禾费衍射*第十二节矩孔和三角孔夫琅禾费衍射第十三节圆孔夫琅禾费衍射成像仪器分辨本领第十四节偏振光引论*第十五节部分偏振光的部分相干性【重点掌握】：4定态光波复振幅描述、波前函数、杨氏实验、圆孔和圆屏菲涅耳衍射、单缝夫琅禾费衍射、圆孔夫琅禾费衍射成像仪器分辨本领、偏振光引论。【了解】：矩孔和三角孔夫琅禾费衍射、部分偏振光的部分相干性。【难点】：定态光波的复振幅描述、惠更斯菲涅尔原理。第三章介质界面光学与近场光学显微镜（参考学时数：6）第一节菲涅耳公式第二节反射率和透射率第三节反射光的相位变化第四节反射光的偏振态*第五节全反射时的透射场——

6、隐失波*第六节近场扫描光学显微镜【重点掌握】：菲涅耳公式、反射率和透射率、反射光的相位变化、反射光的偏振态。【了解】：隐失波、近场扫描光学显微镜【难点】：反射光的相位变化第四章干涉装置与光场时空相干性激光（参考学时数：14）第一节分波前干涉装置第二节光源宽度对干涉场衬比度的影响第三节光场的空间相干性第四节薄膜干涉第五节迈克耳孙干涉仪第六节非单色性对干涉场衬比度的影响*第七节傅里叶变换光谱仪第八节光场的时间相干性*第九节多光束干涉法布里-珀罗干涉仪*第十节激光*第十一节强度相关实验中子束干涉实验【重点掌握】：光场的空间相干性、迈克耳孙干涉仪、光场的时间相干性。【了解】：傅里叶变

7、换光谱仪、多光束干涉、激光。【难点】：光场的时空相干性。第五章多元多维结构衍射与分形光学（参考学时数：4学时）第一节位移-相移定理第二节有序结构一维光栅的衍射第三节光栅光谱仪闪耀光栅4第四节二维周期结构的衍射第五节三维周期结构X射线晶体衍射主要内容：【重点掌握】：一维光栅的衍射、光栅光谱仪。【了解】：X射线晶体衍射。【难点】：位移-相移定理。第六章光在晶体中的传播（参考学时数：8）第一节晶体双折射第二节单轴晶体光学公式双轴晶体第三节晶体光学器件第四节圆偏振光、椭圆偏振光的产生和检验第五节偏振光干涉第六节