【课程编号】： 1905 【英文译名】： Optics 【适用专业】：光学专业本科生 【学 分 数】： 4.5 【总 学 时】： 72 【实践学时】： 0
一、本课程教学目的和课程性质
光学是普通物理学的一个重要的组成部分，是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用的基础学科，它和原子物理、电动力学、量子力学等后继课程有密切的联系，它又是一门应用性很强的学科。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。光学的发展也是人们认识客观世界的一个重要组成部分，它有助于学生辩证唯物主义世界观的培养。
二、本课程的基本要求
本课程突出几何光学、波动光学和光的量子性，重视光学的发展和应用，适当介绍现代光学的内容，除规定学生必须掌握的基础理论、基本知识、基本技能及现代光学基础外，还将光学纤维、光学薄膜、波带片等内容分散在各章中作一个扼要介绍，力求使学生对光学的历史、现状和发展有一个较全面的了解。
三、本课程与其他课程的关系
前修完力学、电磁学、高等数学等课程
四、课程内容
绪 论（1学时）
0.1 光学的研究内容和方法 0.2 光学发展简史
第一章 光的干涉 (13学时)
主要内容: 1.1光的电磁理论
1.2波动的独立性、叠加性和相干性
1.3由单色波叠加所形成的干涉花样 1.4分波面双光束干涉。
1.5干涉条纹的可见度，光波的时间相干性和空间相干性 1.6菲涅耳公式
1.7分振幅薄膜干涉——等倾干涉和等厚干涉 1.8克耳孙干涉仪
1.9法布里-珀罗干涉仪，多光束干涉 1.10干涉现象的应用，牛顿圈 基本要求:
1.1 掌握光的相干条件和光程的概念。 1.2 理解双光束干涉时，光强的分布特征
1.3 掌握等倾干涉和等厚干涉的基本概念及其应用，了解条纹定义域和额外程差的形成条件 1.4 了解迈克耳孙干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的原理及其应用，掌握法布里-珀罗干涉仪的多光束干涉的特点 1.5 了解薄膜光学的内容
1.6 了解时间相干性和空间相干性的概念 1.7 学会用菲涅耳公式解释半波损失 教学要点:
掌握光的干涉的基本理论及主要干涉现象的光强分布。
第二章 光的衍射 (12学时)
主要内容： 2.1 光的衍射现象 2.2 惠更斯-菲涅耳原理 2.3 菲涅耳半波带
2.4 菲涅耳衍射（圆孔和圆屏）
2.5 夫琅和费单逢衍射，夫琅和费圆孔衍射 2.6 平面衍射光栅
2.7晶体对伦琴射线的衍射 基本要求:
2.1 掌握惠更斯-菲涅耳原理。
2.2 了解菲涅耳积分公式的意义。
2.3 掌握夫琅和费单缝衍射和光栅衍射以及用解析法推导夫琅和费单缝衍射的光强公式。 2.4 理解光栅方程的导出过程及其意义
2.5 掌握运用振幅矢量合成图分析菲涅耳衍射，特别是利用半波带法分析菲涅耳衍射 2.6了解夫琅和费圆孔衍射的光强分布度公式, 理解第一最小值所在位置的重要性 教学要点:
首先要求学生充分理解惠更斯-菲涅耳原理的物理意义，能够用该原理解释光的衍射现象。教师应该明确该原理在本章教学中的重要地位。
第三章 几何光学基本原理 (10学时)
主要内容： 3.1 光线的概念 3.2 费马原理
3.3 单心光束, 实像和虚像
3.4 光在平面界面的反射和折射, 光学纤维 3.5 光在球面上的反射和折射
3.6 光连续在几个球面上的折射，虚物的概念 3.7 薄透镜
3.8 近轴物点近轴光线成像的条件 3.9 理想光具组的基点和基面
3.10 理想光具组的放大率，基点和基面的性质 3.11 一般理想光具组的作图求像法 基本要求: 3.1 基本要求
3.2 理解光线、实像、虚像和虚物的概念 3.3 掌握用费马原理导出折射定律
3.4 掌握薄透镜的物象公式和任意光线的作图成像法 3.5 掌握几何光学采用的符号法则——新笛卡尔符号法则 3.6 理解基点、基面的物理意义 3.7 了解光学纤维的构造及其应用 教学要点:
首先要求学生熟练掌握单一球面镜的折反射原理，其次，是复合光具组的问题，薄透镜的有关内容非常重要，它在中学物理教学中占有重要的地位，对这部分内容应该加强。对于利用基点和基面处理共轴光具组的问题，应该多增加练习，同时要掌握基点和基面的本质以便学生理解。
第四章 光学仪器的基本原理 (10学时)
主要内容： 4.1 人的眼睛
4.2 助视仪器（放大镜、显微镜和望远镜）的放大本领 4.3 目镜 4.4 光阑和光瞳
4.5 光度学的基本概念及其单位, 像的亮度和照度 4.6 物镜的聚光本领 4.7 单色像差概述 4.8 正弦定理和正弦条件 4.9 近轴物近轴光线成像的色差 4.10 助视仪器和分光仪器的分辨本领 基本要求:
4.1 掌握光学仪器的放大本领
4.2 掌握助视仪器和分光仪器的分辨本领 4.3 了解物镜的聚光本领
4.4 掌握望远镜和显微镜的基本原理，理解数值孔径和相对孔径的意义 45.5 掌握光度学中光通量、亮度和照度的概念 4.6 了解球差和色差及其矫正方法 教学要点:
本章重点应该在助视仪器的三个本领上。同时，对于光度学的有关内容学生不易理解，教师可以采用适当的教学手段，以帮助学生理解。
第五章 光的偏振(10学时)
主要内容：
5.1 自然光和偏振光 ，平面偏振光和部分偏振光
5.2 反射和折射时的偏振状态。布儒斯特定律, 马吕斯定律
5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象 5.4 光在晶体中的波面及其传播方向 5.5 偏振元件
5.6 椭圆偏振光和圆偏振光, 波晶片,偏振光的鉴定 5.7 偏振光的干涉
5.8 光弹性效应和电光效应 5.9 旋光现象, 振动面的磁致旋转 基本要求:
5.1 掌握用惠更斯作图法解释光在单轴晶体中传播的规律的方法 5.2 掌握布儒斯特定律和马吕斯定律
5.3 掌握自然光、平面偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的概念及其鉴定方法 5.4 掌握1/4波晶片的功用及偏振光干涉的基本原理 5.5 了解旋光现象及光弹性效应和电光效应 教学要点:
这一章是本教材的难点之一。教师对光在单轴晶体中的传播方向问题，应该补充一些非典型的情况；对于圆偏振光和椭圆偏振光的产生与鉴定的教学，应该尽可能地采用比较形象的手段，使学生对这一部分内容能够充分理解和掌握。
第六章 光的吸收、散射和色散 (6学时)
主要内容：
6.1 光速的测定方法 6.2光的相速度和群速度
6.3 电偶极辐射对反射和折射现象的解释 6.4 光的吸收 6.5 光的散射 6.6 光的色散 6.7 色散的经典理论 基本要求:
6.1 了解一、二种经典的和近代的测量光速的方法 6.2 理解群速度的概念
6.3 了解对光的吸收、散射和色散的经典解释
教学要求
本章内容最好是用所学的理论解释生活中的事例，这样有助于提高学生的学习兴趣。
第七章 光的量子性 (6学时)
主要内容：
7.1 热辐射, 基尔霍夫定律 7.2 黑体的经典辐射定律 7.3普朗克辐射公式, 能量子 7.4 光电效应, 爱因斯坦的量子解释 7.5 康普顿效应 7.6 德布罗意波 7.7 光的波粒二像性 基本要求:
7.1 了解量子论的早期发展过程
7.2 了解光的量子性和主要实验证据——光电效应和康普顿效应 教学要点:
由于这部分内容与原子物理、量子力学等学科结合紧密，在课时紧张的情况下，可以与上述内容结合起来学习。也可以考虑留在后继课程学习。
第八章 现代光学基础 (4学时)
主要内容：
8.1 原子发光的机理 8.2 光与原子相互作用 8.3 粒子数反转 8.4 光振荡
8.5 激光的单色性、相干性 8.6 激光器的种类 8.7 非线性光学 8.8 全息照相 8.9傅里叶光学简介 基本要求:
8.1 了解亚稳态能级, 受激发射光激励, 粒子数反转, 光振荡等基本概念
8.2 了解红宝石激光器，He-Ne激光器和可调谐染料激光器 8.3 初步了解非线性光学及其应用 8.4 能够定性解释全息照相的基本原理
8.5 了解空间频率、空间滤波等傅里叶光学的几个基本概念
五、教学方法建议
希望购置先进的光学教学的演示实验教具，并能提供有关教学的录像片，同时，在有条件的话，利用网络资源、多媒体等教学手段为教学服务。
六、考核方式
闭卷考试
七、其它说明（如习题或作业，实践环节内容和要求）
每章至少完成4-8题
八、选用教材及主要参考书（名称、编著者、出版社、出版时间）
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