《光学》教学大纲
课程编号：
课程名称：光学
英文名称：Optics
学分：4
总学时：72
实验（上机）学时：
适用年级专业（学科类）：物理专业及相关专业,二年级第一、二学期
一、课程说明
（一）编写本大纲的指导思想
为适应我校学分制教学计划的要求，体现科学性、思想性和实践性的基本要求，建立严谨的教学体系，特制定本大纲。
（二）课程目的和要求
光学是普通物理中一个重要组成部分.通过本门课程的教学，使学生系统地掌握光的基本性质,基本原理和基本知识。培养学生分析问题和解决问题的能力，本门课程一方面为后继课程的学习和专业训练提供必要的准备，另一方为学生将来从事科学研究,教学和其他工作打下良好的基础。作为物理学的基本课程，应着重要求学生掌握物理学的基本概念和基本规律,使学生建立起鲜明的物理图象。
在教学中，还应通过分析、概括丰富的自然现象,联系科学发展和生产实际中的有关事例,注意采用演示实验、多媒体教学等手段，以及加强习题运算,课堂讨论等多种形式,贯彻理论联系实际的原则.
了解光学的最新发展，体会到综合运用基础物理学知识联系实际、思索问题和解决问题的乐趣。（三）教学的重点、难点：
重点:共轴球面组成像光的干涉、衍射和偏振的基本原理及典型应用。
难点:运用菲涅耳公式解释半波损失问题偏振光的干涉旋光现象解释。
（四）知识范围及与相关课程的关系
本课程研究光的传播规律以及光和物质相互作用问题. 学习本课程，应具备高等数学、力学及电磁学的基本理论。同时本课程又与原子物理、电动力学、量子力学、激光原理、光纤通信、信息光电子学等后继课程有密切关系。
（五）教材及教学参考书的选用
1、《光学》(上、下册), 赵凯华钟锡华,北京大学出版社，1996第五次印刷；
2、《光学》，易明，高等教育出版社，1999年10月第一版；
3、《光学》，章志鸣沈元华等，高等教育出版社，1995年5月第一版；
4、《光学》，王楚汤俊雄，北京大学出版社，2001年7月第一版；
5、《光学》，母国光战元令编，人民教育出版社， 1979。
6、《光学题解指导》，钟锡华骆武刚编著，电子工业出版社， 1985；
7、《Optics》，E.Hecht,A.Zajac，Addision-Wesley Publishing Company，1974.
8、《光学教程》，姚启钧，高等教育出版社，1986。
二、课程内容
绪论
教学目的和要求:了解光学的发展和光的本性问题
课程内容：
光的本性光源和光谱光学的研究对象、分支与应用。
学时: 2学时
主要教学环节的组织:课堂教学
第一章几何光学
教学目的和要求:
1.掌握几何光学的基本规律.
2.理解惠更斯原理和费马原理,掌握光程的概念.
3.掌握共轴球面组和薄透镜成像的物象关系公式及作图法.
4.深入理解共轴理想光具组基点和基面的物理意义,掌握其作图法.
5.了解各光学仪器的特性.
课程内容:
几何光学基本定律惠更斯原理费马原理共轴球面组傍轴成象理想光具组理论光学仪器光度学基本概念
学时：9学时
主要教学环节的组织:课堂教学和讨论
思考题:
1.为什么透过茂密树叶缝隙投射到地面的阳光形成圆形光斑?你能设想在日偏食的情况下这种光斑
的形状有变化吗?
2.惠更斯原理是否适用于空气中的声波?你是否期望声波也服从和声波一样的反射和折射定律?
3.若光线1,2相交于P点,经过一理想光具组后,它们的共轭光线是否一定相交?
4.凸透镜是否一定为会聚透镜?
5.一般说来, 理想光具组能保持不与光轴垂直的平面内几何图形的相似性吗? 为什么？
6.调节显微镜时镜筒作整体移动,而不改变筒长, 调节望远镜时,需要调节目镜和物镜的距离?
第二章波动光学基本原理
教学目的和要求:
1.掌握平面波和球面波的特点及其复振幅描述.
2.理解波前的概念.
3.掌握光的相干条件,双光束干涉的光强分布公式及其特点.
4.理解惠更斯-菲涅耳原理以及菲涅耳积分表达式的意义.
5.掌握菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射的半波带法以及矢量图解法,能解释其主要衍射特征, 掌握菲涅
耳波带片在轴上的光强分布特点.
6.掌握夫琅和费单缝和矩孔衍射强度分布公式及单缝衍射因子的特点.
7.了解瑞利判据及其应用.
8.了解五种偏振光, 掌握布儒斯特定律.
9.了解菲涅耳公式及光在电介质表面反射和折射的主要性质. 掌握马吕斯定律.
课程内容:
定态光波和复振幅描述波前波的迭加和波的干涉两个点源的干涉惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳衍射夫琅和费衍射光学仪器的像分辨本领光的横波性和五种偏振态菲涅耳公式及光在电介质表面反射和折射的主要性质
学时：20学时
主要教学环节的组织:课堂教学课堂讨论演示实验小测验
思考题:
1.比较球面波向平面波过渡的远场条件和傍轴条件.什么情况下远场条件蕴含了傍轴条件? 什么情
况下傍轴条件蕴含了远场条件?
有人说,相干迭加服从波的迭加原理;非相干迭加不服从波的迭加原理.对吗?
2.在杨氏双孔实验中, 双孔间距缩小,干涉条纹有何变化?
3.在杨氏双孔实验中,用白光照明,将出现怎样的干涉图样?
4.俗话说:“隔着门缝看人--把人看边扁了”、“隔墙有耳”, 从波动光学的角度看,这写话有道理吗?
5.为什么圆孔衍射图样的中心强度作亮暗交替变化? 而圆屏衍射图样的中心强度却作单调变化?
6.菲涅耳波带片的次焦点和主焦点光强之比是多少?
7.菲涅耳圆孔衍射图样的中心点可能是亮的,也可能是暗的,而夫琅和费圆孔衍射图样的中心点总是
亮的.这是为什么?
8.自然光和圆偏振光都可以看成等幅垂直偏振光的合成,它们之间的主要区别是什么?部分偏振光和
椭圆偏振光呢?
10.当一束光投射在两种透明介质的分界面上时,会发生只有透射而无反射的情况吗?
第三章干涉装置光场的时空相干性
教学目的和要求:
1.掌握分波前干涉装置中条纹分布特点,理解光场的空间相干性的概念.
2.掌握等厚干涉和等倾干涉的基本概念、理论及应用.
3.了解迈克尔孙干涉仪和法布里-泊罗干涉仪的原理及应用。理解光场的时间相干性。掌握多光束
干涉的特点.
