《信息光学》教学大纲

《信息光学》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06150861课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论28学时，实验4学时）先修课程：物理光学、应用光学等后续课程：无适用专业：光电信息科学与工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《信息光学》是光电信息科学与工程专业本科学生的一门专业选修课。通过本课程的学习使学生系统学习信息光学基础知识，培养学生理论联系实际，结合光学信息处理技术，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握现代光学的数学物理基础，能够灵活运用相关知识对傅里叶光学系统进行分析与设计。课程目标2：掌握基本光学仪器的使用方法，了解组合光学实验平台的结构特点，理解并掌握光学系统的光学传递函数及成像特性，熟悉并掌握光路调整技巧。训练并掌握光学操作的基本技能。课程目标3：理解光学仪器有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、产业政策、法律法规以及企业文化知识。三、课程目标与毕业要求《信息光学》课程教学目标对光电信息科学与工程专业毕业要求的支撑见表1。

表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度2.问题分析2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对光电信息领域复杂工程问题进行表述。课程目标1：掌握现代光学的数学物理基础，能够灵活运用相关知识对傅里叶光学系统进行分析与设计。H4.研究4.1能够对光电信息领域工程相关的物理现象、系统特性进行研究和实验分析。课程目标2：掌握基本光学仪器的使用方法，了解组合光学实验平台的结构特点，理解并掌握光学系统的光学传递函数及成像特性，熟悉并掌握光路调整技巧。训练并掌握光学操作的基本技能。M6.工程与社会6.1了解光电信息领域工程相关的知识产权、产业政策、法律法规、行业标准。课程目标3：理解光学仪器有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、产业政策、法律法规以及企业文化知识。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.傅里叶分析1.1一些常用函数1.2脉冲函数1.3卷积1.4相关1.5正交矢量空间和正交函数系1.6傅里叶级数1.7傅里叶变换教学要求：使学生掌握常用函数（包括脉冲函数）的概念；掌握卷积与相关的概念；理解卷积和相关运算的性质；掌握二维傅里叶变换的概念及其运算性质。重点：傅里叶级数；傅里叶变换。难点：傅里叶级数；傅里叶变换。6012.二维线性系统2.1线性系统2.2线性不变系统2.3抽样定理教学要求：使学生掌握线性不变系统的性质与概念；掌握抽样定理的概念。重点：线性不变系统；抽样定理。难点：线性不变系统；抽样定理。4013.标量衍射理论3.1光波的数学描述3.2基尔霍夫衍射理论3.3衍射的角谱理论3.4菲涅耳衍射3.5夫琅禾费衍射3.6衍射的巴比涅原理教学要求：使学生掌握光波的数学描述；掌握基尔霍夫衍射理论；掌握衍射的角谱理论；掌握菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射；了解衍射的巴比涅原理。重点：光波的数学描述；衍射的角谱理论；基尔霍夫衍射理论；菲涅耳衍射；夫琅禾费衍射。难点：光波的数学描述；衍射的角谱理论；基尔霍夫衍射理论。801、2、34.透镜的位相调制和傅里叶变换性质4.1透镜的位相调制作用4.2透镜的傅里叶变换性质4.3光学频谱分析系统教学要求：使学生掌握透镜的位相调制作用；掌握透镜的傅里叶变换性质透镜的傅里叶变换性质；了解光学频谱分析系统。重点：透镜的位相调制作用；透镜的傅里叶变换性质。难点：透镜的位相调制作用；透镜的傅里叶变换性质。821、2、35.光学成像系统的频率特性5.1透镜的成像性质5.2成像系统的一般分析教学要求：使学生掌握透镜的成像性质；了解成像系统的一般分析。重点：透镜的成像性质。难点：成像系统的一般分析。221、2、3合计2842.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.傅里叶变换频谱分析实验实验内容：傅里叶变换频谱分析。实验要求：理解二维傅立叶变换的原理，观察不同图形的频谱分布。222.阿贝成像与空间滤波实验实验内容：阿贝成像与空间滤波实验。实验要求：理解阿贝成像原理，完成阿贝成像光路搭建，完成频谱选择。22合计4五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识；提供灵活的自主学习平台。实验教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；如何组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：吕乃光.傅里叶光学.机械工业出版社.2016.2.参考书：（1）顾德门.傅里叶光学导论.电子工业出版社.2011.（2）玻恩，沃耳夫.光学原理.电子工业出版社.2007.（3）周海宪，程云芳.全息光学——设计、制造和应用.化学工业出版社.2006.3.期刊：（1）C.W.Barnes.Objectrestorationinadiffraction-limitedimagingsystem.J.Opt.Soc.Am.,1966,56.（2）S.A.Benton.Onamethodforreducingtheinformationcontentofholograms.J.Opt.Soc.Am.,1969,59.（3）P.Elias,D.S.Gray,andD.Z.Robinson.Fouriertreatmentofopticalprocesses.J.Opt.Soc.Am.,1952,42.（4）G.ToraldodiFrancia.Degreesoffreedomofanimage.J.Opt.Soc.Am.,1969,59.（5）J.W.GoodmanandL.M.Woody.Methodforperformingcomplex-valuedlinearoperationsoncomplex-valueddatausingincoherentlight.Appl.Opt.,1977,16.4.网络资源：（1）中国大学MOOC信息光学，/course/UESTC-1003543118（2）中国大学MOOC光信息处理，/course/SCU-1003503001七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442实验15（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√15作业15（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√663期末考核60（1）期末考核成绩100分，以期末考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）期末考核形式为编程作业、口试等。（3）主要考核学生在频率域对光学现象的理解，以及对实际问题的分析处理能力。√√√252510合计：100分355015八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、编程作业、口试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重60%），期末考核形式为编程作业、口试等；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和期末考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。作业37.5作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。不交作业1次以内，准确率大于70%.不交作业2次以内，准确率大于60%.不交作业3次以上，准确率小于60%。实验37.5实验预习认真，能够熟练掌握方法与步骤，实