(完整word版)物理光学教学大纲2013

1、物理光学教学大纲课程编号：课程名称： 物理光学英文名称：Physical Optics学分：2.5学分学时：40学时适用专业： 光信息科学与技术专业一、课程性质与任务物理光学是光信息科学与技术专业本科学生最重要的专业基础课程，主要是利用波动光学理论来解释光在介质中的传播时出现的现象及其基本规律， 该课程在光信息科学与技术专业的课程体系中起到主导作用。该门课程学习的好 坏将直接影响学生对后继课程的掌握与理解，直接影响学生的专业技能及在相关 专业领域的就业及工作能力，尤其是对现代光学技术的理解、掌握和运用起着至 关重要的作用。物理光学 旨在培养更多更好的具有现代科学意识、 理论基础扎实、知识面宽、

2、创新能力强、能够适应当代信息化社会高科技迅速发展的以研发为主 的复合型光电人才，它对学生获得专业知识和专业技能起着不可忽视的作用。二、课程的教学目标与要求物理光学 每一个章节是一个完整问题的研究过程， 是围绕一个主要 问题展开，使学生通过相对独立的学习过程，反复体会现代光学技术发展过程中 技术问题的提出、研究、解决整个过程是怎样进行的。从而通过本课程的学习， 不仅使学生学到物理光学的基本知识，而且强化培养他们的研究方法、研究性思 维和研究的技能。对于设计性、综合性较强的问题，要求学生分组完成，组内分 工合作，学生在完成整个过程（包括问题的提出、查询相关资料，解决问题的步 骤、实验方法以及重要的

3、结论）中，培养锻炼他们的团队合作意识。因此，每一 个章节的学习，都是教学生如何提出问题、如何分析问题和如何解决问题。都是 一个完整的研究过程的范例。物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学 科，也称为波动光学。物理光学涵盖经典光学和现代光学的广泛内容，包括光的基本性质、光的干涉、衍射、吸收、色散、散射及晶体光学基础等。开设物理 光学的目的是让学生掌握光的波动理论及晶体光学的一些基本知识、概念，学 会用光的电磁理论解决光的干涉、衍射及其与物质的相互作用问题，为多门专业 课程的学习奠定良好的基础。主要教学方法 ：、中 、九 乙,、/、中 、-亠 4Ir课堂教学+课堂辅导教学内

4、容安排 ：第一章：光的电磁理论-12学时（课堂教学、讨论点评）1.1光的电磁波性质1.2单色平面波和球面波1.单色平面波的表示2.单色平面电磁波的性质3.单色球面波1.3光源和光的辐1.光源2.光辐射的经典模型3.辐射能、实际光波1.4光在介质分界面上的反射和折射1.反射定律和折射定率2.菲涅耳公式3.菲涅耳公式的讨论4.反射率和透射率1.5全反射和隐失波1.反射系数和位相变化2.隐失波3.全反射应用举例1.6光的吸收、色散和散射1.7光波的叠加和干涉1.叠加原理2.两个同频光波的叠加和干涉、光驻波3.不同频率光波的叠、光拍4.光的相速度和群速度1.8复杂波的分解第二章：光的干涉及其应用- 1

5、0学时（课堂教学、讨论点评）2.1实际光波的干涉及实现方法1.干涉条件2.光波分离方法2.2杨氏干涉实验2.3分波前法干涉的其他实验装置2.4干涉条纹的对比度1.光源大小的影响2.光源非单色性影响3.两相干光波振幅比的影响2.5平行平板产产生的干涉1.条纹的定域2.等倾条纹2.6楔形平板产生的干涉1.定域面和定域深度2.楔形平板产生的等厚条纹3.等厚条纹的应用2.7迈克耳孙干涉仪2.8多光束干涉1.强度分布公式2.强度公式讨论3.法布里 珀罗干涉仪4.法布里 珀罗干涉仪的应用2.9多光束干涉原理在薄膜理论中的应用1.单层膜2.双层膜和多层膜3.干涉滤光片第三章：光的衍射理论及其应用10学时（课

6、堂教学、讨论点评）3.1惠更斯菲涅耳原理3.2菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射1.两类衍射现象的特点2.衍射的近似计算公式3.夫琅禾费衍射与傅里叶变换3.3菲涅耳圆孔和圆屏衍射1.圆孔衍射与半波带法2.圆屏的菲涅耳衍射3.菲涅耳波带片3.4夫琅禾费单缝衍射1.夫琅禾费衍射实验装置2.单缝衍射光强分布公式3.单缝衍射公式的讨论4.单缝衍射的应用3.5夫琅禾费矩孔衍射3.6夫琅禾费圆孔衍射与成像仪器的分辨本领1.夫琅禾费圆孔衍射2.光学成像仪器中的衍射现象3.成像仪器的分辨本领3.7多缝的夫琅禾费衍射1.强度分布公式2.强度公式的讨论3.8衍射光栅1.光栅的分光性能2.其他光栅第四章：光在晶体中的传播8学

7、时（课堂教学、讨论点评）4.1从自然光获得线偏振光1.自然光获得线偏振光的方法2.马吕斯定律和消光比3.晶体的双4.2晶体双折射1.双折射现象的规律2.晶体的各向异性与电磁理论3.用惠更斯原理说明双折射现象4.3晶体光学器件1.偏振棱镜2.波片4.4椭圆偏振光和圆偏振光1.振动互相垂直的线偏振光的叠加2.几种特殊情况的讨论3.椭圆（圆）偏振光的旋向4.利用全反射产生椭圆和圆偏振光4.5偏振光和偏振器件的矩振表示1.琼斯矢量2.偏振器件的矩阵表示4.6偏振光的干涉及其应用1.偏振光干涉原理2.光测弹性方法3.电光效应及光调制4.7旋光1.测量旋光的装置及旋光规律2.旋光现象的解释3.磁致旋光效应

8、四、课程的重点、难点重点：1、光波叠加处理方法。这是整个物理光学的基础，是光的干涉、衍射、 偏振等问题处理的基本工具。2、光在介质分界面反射折射、菲涅耳公式。这是光学系统光能量计算时 需要考虑的非常重要的问题。3、光波相干叠加处理的一般方法：相干叠加基本条件，获得清晰稳定干 涉条纹的方法，等强度面的空间频率计算。4、衍射问题：夫琅和费衍射强度分布，单缝衍射强度分布计算，推广到 双缝及多缝衍射、光栅等，衍射的应用问题。5、光波在单轴晶体中双折射现象，偏振光特性、干涉及电光效应、旋光 效应的应用。难点：1、光在介质分界面反射时相位的变化，半波损失问题。2、全反射时能量全部返回介质的讨论，倏逝波的应

9、用。3、光波偏振态，椭圆偏振光左、右旋分析方法，是后续对偏振光进行分 析的基础。4、各种干涉仪的工作原理及应用， 对获得清晰稳定干涉条纹条件的理解。 多光束干涉应用，法布里波*涉仪、标准具，波分复用器件。5、菲涅耳波带片的应用、光栅应用于各种测量的原理、闪耀光栅的原理。6、利用偏振光干涉进行干涉测量，应用电光、旋光效应制作的各种器件。五、 与其他课程的关系物理光学是利用波动光学理论来解释光在介质中的传播时出现的现象 及其基本规律，该课程在光信息科学与技术专业的课程体系中都起到主导作用。 通过本课程学习，为其它光学后续课信息光学、薄膜光学与技术、光电信号检测、 光学设计、光纤光学与技术等打下良好

10、的基础，也是学生理解、掌握光电信息系 统设计、制造技术的基础。六、教材与参考书教材：梁铨廷编.物理光学简明教程.北京:电子工业出版社,2010.10参考书：1.梁铨廷编.物理光学（低3版）.北京:电子工业出版社,2008.42.郁道银,谈恒英主编.工程光学基础.北京:机械工业出版社,1999.43.工程光学韩军、刘钧主编,西安电子科技大学出版社,2006.74.赵达尊,张怀玉编著.波动光学.北京:宇航出版社,1988.85.徐家骅主编.工程光学基础.北京:机械工业出版社,1988.66.钟锡华编著.现代光学基础.北京:北京大学出版社, 2003.87.石顺祥等编著.应用光学与物理光学.西安:西安电子科技大学出版社,2000.88.蔡履中,王成彦等编著.光学.济南:山东大学出版社,2002.89.王永仲编著.现代军用光学技术 北京:科学出版社,2003.110.田芊,廖延彪等编著.工程光学.北京:清华大学出版社,2006.511.廖延彪著.偏振光学.北京:科学出版社, 2003.812.赵凯华编著.光学.北京:高等教育出版社,2004.1113.谢敬辉,赵达尊等编著.物理光学教程.北京:北京理工大学出版社,2005.1七、考核