《光学》课程教学大纲

发布者:钟芳发布时间:2016-12-07浏览次数:1301

一、课程信息

(一)基本信息

课程号:19000100D

课程中文名称:光学

课程英文名称:Optics

周学时:2

分:2

先修课程:微积分

建议教材:高文琦等编《光学》, 南京大学出版社

参考资料:(书籍、文献、网站信息等)

1. (德)马科斯·玻恩(Born.M.),《光学原理》中译本, 电子工业出版社

2. 郁道银,《工程光学》,机械工业出版社

3. 蔡履中,《光学》,科学出版社

4. 吴强,《光学》,科学出版社

5. 赵凯华,钟锡华,《光学》,北京大学出版社

6. 张以谟,《应用光学》,电子工业出版社

7. 章志鸣,《光学》,高等教育出版社


(二)内容简介>300字)

《光学》是南京大学现代工程与应用科学学院本科专业的基础课程之一,课程学时数为40学时。主要讲授经典光学基本概念和基本理论及其相关应用介绍,课程内容包含几何光学和波动光学两个部分。

几何光学的基本定律;光程、费马原理;成像的几个基本概念、符号法则;光在单球面上的折射成象;光的平面折射成象、全反射、光导纤维、棱镜的折射;球面镜的反射成象;薄透镜;理想光学系统的基点、基面、厚透镜。

光学仪器 :眼睛与眼镜;放大镜、目镜、显微镜和望远镜。

光的干涉现象相干性原理杨氏双缝干涉双光束干涉的其它实验装置薄膜干涉(等倾干涉等厚干涉)尖劈牛顿坏增透膜迈克尔逊干涉仪多光束干涉法布里-珀罗干涉仪光的相干性

光的衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理;半波带法、菲涅耳圆孔衍射、波带片;夫琅和费单缝衍射;平面衍射光栅;夫琅和费圆孔衍射;成像系统的分辨本领;晶体对X射线的衍射

自然光和偏振光反射和折射引起的偏振布儒斯特定律马吕斯定律双折射晶体双折射仪器椭圆偏振光和圆偏振光偏振光的干涉旋光性


(三)内容简介(英文)(可选)



二、教学目标和学习要求(通过此课程学习,学生应该掌握的知识或者能力)

通过一学期的学习,使同学们掌握有关光的传播的基本原理和规律,学会解决光传播问题的思想和方法:

1、使学生牢固地掌握几何光学中的一些基本概念,近轴成象的计算和成象作图法,弄清典型助视光学仪器的基本原理。

2、使学生牢固地掌握有关干涉、衍射、偏振等现象的一些基本原理和规律,理解光的波动本性,为后续课程奠定必要的基础。

3、使学生了解光的量子性,了解某些基础内容和现代光学发展的新趋势及新成就,如纤维光学、增透膜、激光和全息术等。

4、使学生具有分析和处理物理教材中光学内容的能力。在课堂教学、演示实验、习题课和课外作业等各个教学环节中培养学生自学、观察和独立思考的能力。通过光学内容和研究方法的教学,加强学生的辩证唯物主义观点。

具体要求:

几何光学

1、理解光线,折射率、光程、光学系统、理想成象、实物、虚物、实象、虚象和物、象空间等物理概念。

2、了解费马原理的物理思想。

3、掌握平面反射和折射成象的规律,重点掌握球面镜反射成象、球面折射成象规律,薄透镜成象的成像公式法以及成象作图法,培养学生的计算和作图能力。

4、理解基点、基面的物理意义;了解厚透镜的基点。

5、掌握临界角公式。了解光导纤维的构造和应用。

6、认识人眼的结构,懂得非正常眼形成的原因和矫正的方法。

7、重点掌握放大镜、目镜、显微镜和望远镜的放大本领。

光的干涉

1、了解光的干涉现象,理解光波的时空特性及其表达式,分析光波的叠加性和相干性的物理图像,重点掌握相干条件及其实现的方法。掌握光程差这个重要概念。

2、以杨氏双缝干涉为重点,分析双光束干涉形成的条件以及光强分布的特征。

3、了解从实验引出半波损失的概念。

4、分析薄膜干涉的规律,理解等倾干涉、等厚干涉区别。掌握等厚干涉(以尖劈、牛顿环为例)的规律及其应用。理解增透膜的原理及作用。

5、掌握迈克尔逊干涉仪的构造、原理和应用。

6、了解多光束干涉光强分布的特点, 了解法布里-珀罗干涉仪的构造、原理和应用。


光的衍射

1、了解光的衍射现象,理解惠更斯-菲涅耳原理的物理思想及其积分表达式的意义。

2、掌握半波带法,分析菲涅耳圆孔衍射,了解波带片的原理及应用。

3、重点掌握夫琅和费单缝衍射的特征和它的衍射光强公式。

4、重点掌握光栅衍射的特征、衍射光强公式和光栅方程,掌握光栅的分辨本领,了解夫琅和费衍射的思想。

5、了解晶体对X射线的衍射。

6、了解夫琅和费圆孔衍射光强公式,理解爱里斑角半径的物理意义。理解人眼、望远镜和显微镜的分辨本领。


光的偏振

1、了解菲涅耳公式及其应用。

2、理解自然光、平面偏振光、部份偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的概念及其检验方法。

3、了解由反射、折射和二向色性晶体所产生的偏振。

4、掌握布儒斯特定律和马吕斯定律。

5、了解单轴晶体的双折射现象和特点,运用惠更斯双层波面作图法解释双折射现象。

6、了解偏振片、尼科耳棱镜和沃拉斯顿棱镜的构造和作用。

7、理解1/41/2波晶片的作用,掌握平行平面偏振光干涉的条件及其实现的方法。

8、了解人工双折射及其应用。了解旋光现象及其应用。

三、其他(其他教师认为学生应该知晓的事项)