眼视光应用光学教学大纲

PAGE11PAGE11《眼视光应用光学》教学大纲编写单位：西安医学院医学技术系眼视光医学教研室编写时间：2013年9月15日教务处印制2013年一、课程简介课程中文名称眼视光应用光学课程英文名称AppliedOpticsforOptometry适用专业及层次本科临床医学（眼科视光学方向）专业先修课程医学物理学总学时52学时（其中理论44学时、实验8学时）课程学分3学分开课单位医学技术系开课学期第3学期使用教材《眼视光应用光学》，姚进主编，人民卫生出版社，第1版。参考书目1、《应用光学》，张以谟主编，电子工业出版社，2008；2、《应用光学》，安连生主编，北京理工大学出版社，2006；3、《几何光学.像差.光学设计》，李晓彤主编，浙江大学出版社教学方式课堂理论讲授、教学片示教、实验等。课程概述及教学目的、要求根据教学要求和培养临床医师的主要目标，本课程着重介绍了光学知识在眼视光中的应用。全书共七章，第一章介绍波动光学基础，包括光源、光的干涉、衍射、偏振和散射。第二章是本书的重点，分别介绍了近轴光学系统成像和理想光学系统成像。第三章至第七章分别对光学系统的光束限制、像差理论与像质评价、光度学与色度学基础、人眼的光学和目视光学仪器进行了详细的介绍。通过对本课程的学习，学生应正确掌握应用光学中的一些基本成像概念、成像规律以及基本光学技术，学会运用这些知识和技能来正确地进行各种成像计算和作图，包括简单的光路计算以及相应的光路图绘制。成绩评定理论考核成绩70%，实验考核成绩20%，平时成绩10%。二、学时分配表章节内容学时数理论实验合计一波动光学基础628二几何光学成像14317三光学系统的光束限制44四像差理论与像质评价88五光度学与色度学基础44六人眼的光学66七目视光学仪器235合计44852（内容为小四号宋体字）三、内容眼视光应用光学是眼视光学专业开设的首门专业课，是一个具有很强的理论基础的学科。内容包括波动光学基础、几何光学成像、光学系统的光束限制、像差和人眼的光学等。本大纲主要供我系眼视光医学专业五年制本科学生使用。实验内容详见实验教学大纲理论教学目标与要求第一章波动光学基础[教学目标与要求]掌握：1.光的干涉和衍射现象出现明暗条纹的条件；2.获得偏振光的几种方法。熟悉：1.获得相干光的条件；2.光的散射的分类。了解：1.傅立叶光学的几个基本概念和其在光学成像中的应用。[重点]1.光的干涉和衍射现象出现明暗条纹的条件；2.马吕斯定律和布儒斯特定律。[难点]1.双缝干涉、单缝衍射；2.马吕斯定律。[教学时数]8学时（课堂讲授6学时，实验2学时）[教学内容]第一节光源：光的相干性光源光的单色性重点讲解三、光的相干性四、相干光的获得第二节光的干涉一、波的叠加原理二、光程与光程差三、杨氏双缝实验详细讲解四、劳埃德镜实验五、薄膜干涉第三节光的衍射一、单缝衍射二、圆孔衍射详细讲解三、光学仪器的分辨本领四、光栅衍射第四节光的偏振自然光与偏振光马吕斯定律详细讲解布儒斯特定律光的双折射二项色性一般讲解物质的旋光性第五节光的散射瑞利散射定律米散射重点讲解喇曼散射布里渊散射第六节傅里叶光学基础概述傅里叶光学的几个基本概念自修内容傅里叶变换傅里叶变换在光学成像中的应用[教学方法]使用眼视光应用光学CAI课件一、课堂讲授光的干涉、衍射和偏振现象二、举例说明常见的散射现象第二章几何光学成像[教学目标与要求]掌握：1.几何光学的四个基本定律和光的可逆性原理，以及光线、光束和光程，符号规则；2.平面镜成像特性；3.单球面及透镜近轴区域成像性质；4.理想光学系统各基点、基面及光焦度的概念，学会用作图法求像及简单光路图绘制。熟悉：1.物空间与像空间，共轭关系和共轭距离等基本成像概念；2.光线经棱镜的反射和折射；3.光学系统的横向放大率。了解：1.共轴球面系统成像的一般规律；2.光学系统的组合。[重点]1.几何光学的四个基本定律和光的可逆性原理及其应用举例；2.单球面及透镜近轴区域成像性质；3.理想光学系统的基点（主点、焦点、节点）、基面（主平面、焦平面、节平面）；系统的物象关系（分作图法求像和解析法求像）；系统放大率及其相互关系。[难点]1.光学系统近轴成像；2.轴上物点对应共轭像点的两种作图法。[教学时数]17学时（课堂讲授14学时，实验3学时）[教学内容]第一节基本概念与基本原理光线光束折射率光的直线传播定律光的独立传播定律详细讲解光的反射定律和折射定律光路可逆性原理费马原理成像的基本条件符号规则第二节近轴光学系统成像一、平面光学系统成像二、薄棱镜片三、棱镜片焦度详细讲解四、球面光学系统近轴成像五、透镜光学系统成像第三节理想光学系统成像一、理想光学系统的基点和基面二、理想光学系统成像详细讲解三、理想光学系统的组合[教学方法]使用眼视光应用光学CAI课件:一、课堂讲授平面镜的成像特性；光线经单球面的反射及折射；理想光学系统的组合；光束的会聚度与光学系统的光焦度（屈光力）的关系二、画图说明符号规则；单球面近轴成像区的成像性质；薄棱镜近轴成像性质；厚透镜的基点和基面第三章光学系统的光束限制[教学目标与要求]掌握：1.光学系统中孔径光阑和视场光阑及其作用；熟悉：1.光学系统的景深与焦深；2.减小测量误差的两种远心光路。了解：渐晕；景深与焦深计算公式。[重点]1.光学系统中孔径光阑和视场光阑。[难点]1.景深公式、焦深公式；2.远心光路。[教学时数]4学时（课堂讲授4学时）[教学内容]第一节孔径光阑和视场光阑孔径光阑与光瞳视场光阑与窗详细讲解渐晕第二节景深与焦深一、光瞳中心为基准点的成像公式二、景深公式重点讲解三、焦深公式第三节远心光路一、物方远心光路一般讲解二、像方远心光路[教学方法]使用眼视光应用光学CAI课件:一、课堂讲授孔径光阑，主光线，视场光阑知知识点二、画图说明景深和焦深知识点，远心光路知识点第四章像差理论与像质评价[教学目标与要求]掌握：1.七种几何像差的成因、定义、性质及影响因素。熟悉：波像差的基本概念；光学系统的像质评价——分辨率法。了解：系统光路计算的方法和步骤及点列图。[重点]1.七种几何像差。[难点]1.几种光线的光路计算。[教学时数]8学时（课堂讲授8学时）[教学内容]第一节基本概念——详细讲解第二节光线的光路计算一、近轴光线的光路计算重点讲解二、轴上点远轴光线的光路计算三、轴外点子午面内远轴光线的光路计算一般讲解四、轴外点沿主光线细光束的光路计算第三节球差第四节彗差第五节像散和场曲像散场曲详细讲解第六节畸变第七节色差位置色差倍率色差第八节像差计算的谱线选择——自修内容第九节波像差第十节光学系统像质评价一、斯特列尔判断概二、瑞利判断详细讲解三、分辨率四、点列图五、光学传递函数六、其他像质评价方法——自修内容[教学方法]使用眼视光应用光学CAI课件:一、课堂讲授球差；彗差；像散；像场弯曲（简称场曲）；畸变；色差知识点二、举例说明常见的像差三、对比几种像质评价方法的优缺点第五章光度学与色度学基础[教学目标与要求]掌握：视见函数、光通量、发光强度、光照度和光亮度的概念；学会光照度的简单计算方法。熟悉：1.辐射通量、发光效率、光出射度的概念；2.光学系统光能损失的简单估算；3.颜色的分类与特性；4.颜色混合和匹配。了解：1.光源的颜色特性和物体的光谱特性；2.格拉斯曼颜色混合定律。[重点]1.辐射度学量与光度学量；2.颜色的概念和分类。[难点]1.轴上像点和轴外像点的光照度公式。[教学时数]4学时（课堂讲授4学时）[教学内容]第一节辐射度学量与光度学量立体角辐射通量辐射强度人眼的视见函数光通量详细讲解发光强度光照度光亮度光照度公式发光强度余弦定律第二节光传播中的光度学量变化一、均匀透明介质情形二、折射情形重点讲解三、反射情形第三节成像系统像面的光照度一、轴上点的光照度公式一般讲解二、轴外像点的光照度公式第四节颜色的概念和分类颜色的概念重点讲解颜色的分类和特性第五节颜色混合和匹配颜色混合与匹配实验格拉斯曼颜色混合定律重点讲解颜色匹配方程三刺激值[教学方法]使用眼视光应用光学CAI课件:课堂讲授光通量，发光强度，光出射度，彩色的特性和颜色的匹配等知识点第六章人眼的光学[教学目标与要求]掌握：人眼的结构，模型眼与简化眼的区别；人眼的调节与屈光，人眼的远点、近点与明视距离；人眼的分辨极限。熟悉：1.正视眼与非正视眼；2.近视眼和远视眼的光学透镜矫正；3.人眼的几何像差和波像差。了解：1.人工晶状体的材料和其焦度的计算；2.人眼的立体视觉和双眼视差。[重点]1.人眼的结构及人眼的调节与屈光过程；2.人眼的视角和分辨极限。[难点]1.近视眼和远视眼的光学透镜矫正，人工晶状体角度的计算。[教学时数]6学时（课堂讲授6学时）[教学内容]人眼结构人眼的屈光系统详细讲解人眼的感光系统第二节模型眼与简化眼一、模型眼重点讲解二、简化眼第三节调节与屈光调节正视眼与非正视眼详细讲解人眼的远点、近点与明视距离近视和远视眼的光学透镜矫正第四节人眼的分辨视角详细讲解人眼的分辨极限第五节人眼的像差人眼的几何像差重点讲解二、人眼的波像差第六节人工晶状体眼光学人工晶状体的材料一般讲解人工晶状体焦度的计算第七节双眼视差立体视觉重点讲解双眼视差[教学方法]使用眼视光应用光学CAI课件:一、课堂讲授人眼的屈光系统；感光系统知识点；模型眼；简化眼；人眼的调节与屈光二、人眼点、近点与明视距离；人眼的分辨极限；人工晶状体焦度的计算；双眼视差第七章目视光学仪器[教学目标与要求]掌握：放大镜、显微镜和望远镜的光学原理及其成像特性；目视光学仪器的视放大率。熟悉：1.显微镜物镜的分辨极限，望远镜的分类、分辨本领。了解：目视光学仪器的一般特性；目镜的光学特性；望远镜在低视力保健和康复中的应用。[重点]1.放大镜、显微镜和望远镜的成像特性。[难点]1.放大镜、显微镜和望远镜的光学原理。[教学时数]5学时（课堂讲授2学时，实验3学时）[教学内容]第一节目视光学仪器的视放大率——详细讲解第二节放大镜目镜