光学教案-石河子大学课程设计评比
石河子大学
课程教学设计
课程名称:光学
授课班级:物理学2013（1）班
任课教师:王锐
职称:副教授
理 学院 物理 系（部） 理论物理 教研室
《光学》课程教学设计汇编总目录
Part I :教学大纲 (2)
Part II：教学设计 (6)
《光学》课程教学大纲中，本课程的教学内容共8章，此次教学设计的10个节段分别选自作为主要章节的第1、2、3、4、5这五章。
1. 光程和光程差 (6)
选自第一章：光的干涉/第三节：光程和光程差
2. 迈克尔逊干涉仪 (8)
选自第一章：光的干涉/第六节：迈克尔逊干涉仪
3. 惠更斯-菲涅耳原理 (10)
选自第二章：光的衍射/第一节：惠更斯-菲涅耳原理
4. 菲涅耳圆孔衍射 (12)
选自第二章：光的衍射/第二节：菲涅耳衍射
5. 单缝衍射图样的光强分布 (14)
选自第二章：光的衍射/第三节：夫琅禾费单缝衍射
6. 几何光学的基本概念与费马原理 (16)
选自第三章：几何光学的基本原理/第一节：几何光学的基本概念与费马原理
7. 近轴光在单球面上的成像 (18)
选自第三章：几何光学的基本原理/第三节：球面反射和折射
8. 近轴条件下的薄透镜成像公式 (20)
选自第三章：几何光学的基本原理/第四节：薄透镜
9. 人的眼睛 (22)
选自第四章：光学仪器的基本原理/第一节：人的眼睛
10.双折射现象 (24)
选自第五章：光的偏振/第三节：光通过单轴晶体时的双折射现象
《光学》课程教学大纲
课程英文名称：Optics 课程编码：Z119252
总学分：3.5 总学时：56 理论学时：56 实验学时：0
课程性质：学科基础必修课开课单位：理学院
大纲制定者：王锐大纲审定者：孙茂珠审定日期：2014.10
课程简介：
光学是研究光的传播规律和光与物质的相互作用的科学，因此本课程是一门实践性比较强的学科基础必修课，主要讲授几何光学和物理光学方面的基本理论、基本方法和典型光学系统实例及其应用，是光学系统设计和光学测量技术的基础。
一、课程的地位与作用
本课程是应用物理学与物理学（师范类）专业的学科基础必修课程。通过本课程的学习，学生应能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识，为学习光学设计、光信息理论和从事光学方面等研究打下坚实的基础。
光学是普通物理学的一个重要组成部分，是研究光的本性、光的传播和光与物质的相互作用的基础科学，它和原子物理、电动力学、量子力学等后继课有密切的关系。激光的出现和发展，使光学的研究进入到一个崭新的阶段。它与现代科学技术有密切联系。光学的发展过程也是人们认识客观世界的一个重要组成部分，它有助于培养学生的辩证唯物主义世界观。
二、课程的教学目标与基本要求
1. 教学目标
通过本课程的教学，应使学生具备以下能力：（1）掌握几何光学的基础理论和典型的光学成像系统，掌握几何光学中的数学处理方法，能用几何光学的内容分析实际应用中的成像问题。（2）系统掌握物理光学的干涉、衍射和偏振理论，掌握物理光学的研究方法。（3）掌握光的干涉、衍射、偏振技术在光学测量中的应用。（4）了解现代光学的基本概念和基础理论。
2. 基本要求
通过光学课程理论教学，要求学生掌握光学中的基本概念、基本原理、方法，并具有分析问题、解决问题的能力，熟悉光学的研究方法，了解光学的前沿及在相关学科领域的应用，提高学生的创新精神和科学研究能力，促进学生的全面发展。
教师授课教学手段主要采用多媒体技术；教学方法采用讲授法、演示法、讨论法、练习法等多种方法相结合。本课程以课堂讲授为主，课堂采用多媒体教学(ppt、flash、视频等)、启发式教学，加强演示实验。课下师生讨论（答疑、辅导、演示实验等）。安排部分内容让学生自学，对自学内容，应布置讨论及思考
题，以提高学生独立思考问题及解决问题的能力。在讲授传统的波动光学时，渗入现代光学内容，沟通它们之间的联系。既要注意与中学的联系、与前面电磁学的联系，又要注意本课内各章的联系，还要注意与后继课程的联系。注意加强基础，扩大知识面，增加信息量，既重理论也重应用，努力使新观点、新技术、新方法和光学基本的传统内容有机结合。
要求学生除了掌握课堂介绍的知识和完成课后练习之外，还要求学生牢固掌握基础知识，能力强的学生可按照教师的提示进行自学和知识深化。
三、课程知识单元与知识点
0绪论
0.1光学的研究内容和方法。
0.2光学发展简史。
1光的干涉
1.1光的电磁理论
1.2波动性的独立性、叠加性和相干性
1.3光程和光程差
1.4分波面双光束干涉
1.5分振幅薄膜干涉
1.6迈克尔逊干涉仪
1.7法布里-珀罗干涉仪多光束干涉
1.8干涉现象的应用
2光的衍射
2.1惠更斯-菲涅耳原理
2.2菲涅耳衍射
2.3夫琅禾费单缝衍射
2.4夫琅禾费圆孔衍射
2.5平面衍射光栅
2.6空间光栅布喇格方程
3几何光学基本原理
3.1几何光学的基本概念与费马原理
3.2平面反射和折射
3.3球面反射和折射
3.4薄透镜
3.5近轴物点近轴光线成像条件
3.6同轴球面光具组的基点和基面薄透镜的组合4光学仪器的基本原理
4.1人的眼睛
4.2光阑光瞳物镜的聚光本领
4.3象差概论
4.4助视仪器的放大本领
4.5光学仪器的分辨本领
5光的偏振
5.1光的偏振性
5.2反射和折射中的偏振现象
5.3光通过单轴晶体时的双折射现象
5.4偏振元件
5.5椭圆偏振光和圆偏振光
5.6偏振光的干涉
5.7光弹性效应和电光效应
5.8旋光现象
6光的吸收、散射和色散
6.1光的吸收比尔定律
6.2光的散射受激散射
6.3光的色散
7 光的量子性
7.1光速
7.2光电效应
7.3康普顿效应
7.4光的波粒二象性
8现代光学基础
8.1激光的基本原理
8.2激光的特点及其应用
四、时间分配
教学环节（学时）
知识 单元 知 识 点 讲
课
研
讨
课
实
验
上
机
课
外
小
计
0 绪论 1 1
1 光的干涉1
2 12
2 光的衍射10 10
3 几何光学基本原理9 9
4 光学仪器的基本原理 4 4
5 光的偏振12 12
6 光的吸收、散射和色散 2 2
7 光的量子性 4 4
8 现代光学基础 2 2
总 计 56 56
五、课程其他说明
1、主要先修课程：高等数学，力学，电磁学
2、适用专业类别：应用物理学专业，物理学专业本科学生
3、主要教材：姚启钧原著. 光学教程（第四版）， 北京：高等教育出版社；
参考教材：
马科斯·玻恩，埃米尔·沃耳夫著. 杨葭荪译，光学原理，北京：电子工业出版社；
石顺祥，张海兴，刘劲松编著. 物理光学与应用光学，西安：西安电子科技大学出版社；
崔宏滨, 李永平, 段开敏编著. 光学，北京：科学出版社；
梁铨廷, 孔宪炎编著. 光学，广州：广东高等教育出版社；
郁道银, 谈恒英主编. 工程光学，北京：机械工业出版社。
4、考核方式及成绩构成：闭卷考试。采用百分制，平时成绩（包括考勤得分、课堂表现与在线学习得分、作业得分等）30%,期末试卷考试成绩70%。
)(2r n r n -π
重点： 迈克尔逊干涉仪的设计原理
突出：① 与的作用。
1G 2G
课程
名称 光学章节
名称
第二章光的衍射
§2.1 惠更斯-菲涅耳原理
课程讲授时间 45分钟
课堂 教学 目的 1．了解衍射现象，注意区分菲涅耳衍射和夫琅和费衍射。2．理解次波的相干叠加。
3．理解惠更斯－菲涅耳原理
学情分析
借助惠更斯-菲涅耳原理可以解释和描述光束通过障碍物产生的衍射现象，是后几节讨论特殊形状障碍物时衍射图样光强分布的理论基础。由于衍射现象与光的直线传播现象表面上是矛盾的，值得引人思考，因此，本次教学要从“学生角色”的立场出发：提出问题→思考问题→提出假设解释现象→完善并形成理论→解决问题，确立光的波动性观念。
教学 内容 及 教学 安排 教学
过程
教学内容
时间
分配
教学策略
导入
光的衍射现象：泊松亮斑→‘光线’拐弯了？→介绍
科学背景
约10
分钟
1. 介绍波动说与粒子说之
争的科学背景，容易激
发学生学习兴趣。
2. PPT展示图片。
授课
一、惠更斯原理
（分析要点：
①次波与次波源的概念；②原理表述；③动画演示）
（过渡：分析惠更斯原理的优点与不足之处，如何进
一步完善→引入菲涅耳的观点。）
二、惠更斯－菲涅耳原理
（分析要点：①对惠更斯原理的“补充与完善”；
②原理表述——四条假设；
③菲涅耳积分公式的如何得到的。）
三、衍射现象的类型
1．菲涅耳衍射
2．夫琅禾费衍射
（分析要点：①实验装置；②区别；③联系。）
约30
分钟
1. 讲授惠更斯原理时肢体
语言要生动。通过绘图
展示惠更斯原理，指出
其不足。然后给出菲涅
耳的四点假设，逐一完
善之前的“不足之处”。
这样学生对这一原理
的产生也会有一个比
较完整的思考过程。
2. 对于衍射现象的类型
作简要介绍，主要是对
近场与远场衍射有一
个基本的认识。
3. PPT课件展示图片、图
示、动画演示。板书分
析菲涅耳假设。
巩固※小结
约5
分钟
1.小结惠更斯－菲涅耳
原理的完整表述。
2.PPT课件展示。
重点：惠更斯－菲涅耳原理
突出：①“次波源”、“次波”、“次波相干叠加”的概念。
②菲涅耳积分的含义。
重点：半波带方程
突出：①推导——主要突出分析思路，具体的计算并不难，不用详讲，避免学生将重点放到计算上。
重点：衍射图样的光强分布规律
突出：①P点的明暗将由δ决定。
为定值，波面能被分成几个波带，便完全由衍射角
课程
名称 光学章节
名称
第三章几何光学的基本原理
§3.1 几何光学的基本概念与费马原理
课程讲授时间 45分钟
课堂 教学 目的 1．明确光线、光束、实像和实物、虚像和虚物的概念。2．理解费马原理在几何光学中的地位和作用。
3．熟练掌握几何光学的基本定律和应用。
学情分析
根据中学所学的知识，学生对于几何光学的实验定律有基本的认识，但基本上仅限于背诵定律的内容，而并没有认识到它们之间的联系。因此，本次授课内容将在简要回顾实验定律的基础上，讲授一条新的原理，将这些实验定律联系起来，使学生对于几何光学的验定律有一个整体的认识与把握。
实
教学 内容 及 教学 安排
教学
过程
教学内容
时间
分配
教学安排及资源准备 导入生活中的光现象→几何光学是关于成像的理论
约3
分钟
1. 调动多种感官，揭示本
节课题。
2. PPT课件中图片展示。
1. 通过基本概念的建立，
规范学生对光现象的
描述。
2. PPT课件。
约10
分钟
1. 先提问学生，然后在学
生回答的基础上补充
完整。
2. PPT课件展示图片，板
书“光的反射定律和折
射定律”的主要内容。授课
一、几何光学中光的物理模型
（讲授：光线、光束、实像和实物、虚像和虚物的概念）
二、几何光学的实验定律
1、光的直线传播定律
2、光的反射定律和折射定律
（讨论要点：①内容；②折射率。）
3、光路可逆原理
三、费马原理
数学表达式：极值
=
=?
B
A
nds
L
讨论要点：
①关于“光程”的概念；②“极值”的含义。
约15
分钟
1. 先讲述费马原理的产
生背景，引导学生认
识该原理的表述。然
后通过讨论帮助学生
理解它的含义。
2. PPT课件展示图示，板
书原理的公式与讨论。巩固
※小结
※例题：应用费马原理证明实验定律
约15
分钟
1.小结主要内容，帮助
学生建立完整认识。
2.板书讲解例题，帮助
学生理解实验定律与
费马原理的统一性。
（分析要点：①图示，依据符号法则确定各量；
②用费马原理推导成像公式；
重点：近轴光在单球面上的成像公式
突出：①分析单心性的破坏——得出近轴条件。
②由费马原理讨论物距与像距之间的关系——得出成像公式。
B
信息光学重点解答题
（1）()?? ? ? ?-=?? ? ??-?? ? ? ?-=?? ? ??--2 5.22 121*232121*32x rect x rect x x rect x δδ （2）()()1*=x rect x comb （3）??? ??+21x rect *?? ? ??-21x rect 设卷积为()x g ，当0≤x 时，()x g =220+=?+x d x α，当0>x 时，()x g =x d x -=?22α ()?????>-<+=0,2 10 ,212x x x x x g 即 ()?? ? ??Λ=22x x g （4）已知()2 ex p x π-的傅里叶变换为()2 ex p πξ-，求 (){}()222 ex p ex p ξππ-=-x (){}() 2 2222 2ex p 22/ex p ξσππσ-=-x （5）单位振幅的单色平面波垂直入射到一半径为a 的圆形孔径上，试求菲涅耳衍射图样在轴上的强度分布 解：孔径平面撒谎能够的透射场为()??? ? ??+=a y x circ y x U 2020000,由菲涅耳公式，当0==y x 时，得到轴上点的复振幅分布为 ()()0020 202 020 2exp exp ;0,0dy dx z y x jk a y x circ z j jkz z U ??? ? ??+??? ? ? ?+=??∞∞-λ ()rdr z r jk d z j jkz a ?????? ??=02202exp exp π θλ()??? ? ?????? ??-=z a z a jk jkz j λπ2sin 4exp exp 222 ()??? ? ??=z a z I λπ2sin 4;0,022 (6)焦距 mm f 500=，直径mm D 50=的透镜将波长nm 8.632=λ的激光束聚焦，激光束的截面mm D 201=。试求透镜焦点处的光强是激 光束光强的多少倍？ 解：设入射激光束的复振幅为0A ，强度为200A I =，通过透镜后的出射光场为，将此式代入菲涅耳衍射公式，并令0==y x 得焦点处的复振幅 和光强为 ()()()4exp 2/exp ;0,02100012 020 0D z j jkz A dy dx D y x circ z j jkz A f U πλλ=??? ? ? ?+=??∞∞- ()6 02120 104;0,0?≈??? ? ??=I f D A f I λπ （14）彩虹全息照相系统中使用狭缝的作用是什么?为什么彩虹全息图的色模糊主要发生在狭缝垂直的方向上？ 在彩虹全息照相中使用狭缝的目的是为了能在白光照明下再现准单色像。在普通全息照相中，若用白光照明全息图再现时，不同波长的光同时进入人眼，我们将同时观察到相互错位的不同颜色的再现像，造成再现像的模糊，即色模糊。在彩虹全息照相中，由于狭缝起了分色作用，再现过程中不同波长的光对应不同的水平狭缝位置，通过某一狭缝位置只能看到某一准单色的像，从而避免了色模糊。 在彩虹全息照相中，为了便于双眼观察，参考平面波的选择总是使全息图的光栅结构主要沿水平方向，因而色散沿竖直方向。狭缝沿水平方向放置，这样色散方向与狭缝垂直，即色模糊主要发生在与狭缝垂直的方向上，这样做的结果便于人眼上下移动选择不同颜色的准单色像
扬大工程光学课程设计20140412
工程光学课程设计 班级 学号 姓名 一、目的 了解光学系统外形尺寸计算在光学系统设计中的作用，学习和掌握外形尺寸计算的内容和一般方法。根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程称为光学系统的外形尺寸计算。光学系统的外形尺寸计算要确定的结构内容包括系统的组成、各光组元的焦距、各光组元的相对位置和横向尺寸。 外形尺寸计算基本要求： 第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径和位置； 第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构的布局； 第三，成像质量、视场、孔径的权重。 二、要求 对题中所涉及的光学系统 ⑴按照工作原理正确作出光路图并能正确描述； ⑵完整叙述及列举计算的过程，步骤要详细不能省略中间中程； ⑶完成设计报告 三、内容 （一）只包括物镜和目镜的望远系统 计算一个镜筒长L=f1′+f2′=200+（学号最后两位）mm，放大率Γ= -24+（学号最后一位），视场角2ω=1°40′的刻普勒望远镜的外形尺寸。 1、求物镜和目镜的焦距；
图1只包括物镜和目镜的望远系统结构图 2、求物镜的通光孔径D1。可根据望远系统的有效放大率求出D1。 3、求出瞳直径D1’； 4、视场光阑的直径D3； 5、目镜的视场角2ω′； 6、求出瞳距lz′； 7、求目镜的口径D2； 8、目镜的视度调节（目镜相对视场光阑的移动量x）； 9、选取物镜和目镜的结构。 （二）带有棱镜转像系统的望远镜 双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为： 1、望远镜的放大率Γ＝8倍； 2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）； 3、望远镜的视场角2ω＝10°； 4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕； 5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。 6、lz′=8～10mm 要求计算棱镜转像望远镜的各类尺寸
网页制作课程设计报告
网页制作课程设计报告 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 成绩： 阅卷教师：
目录 1.设计目的 (1) 2.设计思想 (1) 2.1网站整体结构规划思想 (1) 2.2 主页设计思想 (1) 2.3子页的设计思想 (1) 3网页详细设计分析 (1) 4结论 (2)
1.设计目的 阐述该个人网站的设计意图和创意，简单介绍自己的个人网站。 2.设计思想 阐述网站的整体设计思想，包括： 2.1网站整体结构规划思想 要求阐述网站整体结构的选择、设计的思想，绘制网站结构草图。 2.2 主页设计思想 要求对主页的布局思路进行阐述和分析。 2.3子页的设计思想 要求对子页的设计以及网页对象的选取思路进行阐述和分析。 3网页详细设计分析 要求选取一张网页，对网页的设计实现过程进行阐述和分析，详细说明制作该网页的步骤，所使用的网页对象以及该网页对象的操作方法。
4结论 对整个设计报告做归纳性总结，并分析设计过程中的困难及如何解决的，最后提出展望。 一、设计目的 本课程的设计目的是通过实践使同学们经历Dreamweaver cs3开发的全过程和受到一次综合训练，以便能较全面地理解、掌握和综合运用所学的知识。结合具体的开发案例，理解并初步掌握运用Dreamweaver cs3可视化开发工具进行网页开发的方法；了解网页设计制作过程。通过设计达到掌握网页设计、制作的技巧。了解和熟悉网页设计的基础知识和实现技巧。根据题目的要求，给出网页设计方案，可以按要求，利用合适图文素材设计制作符合要求的网页设计作品。熟练掌握Photoshop cs3、Dreamweaver cs3等软件的的操作和应用。增强动手实践能力，进一步加强自身综合素
应用光学课程设计
上海电力学院 《应用光学课程设计》课程设计报告 课题名称应用光学课程设计 课题代码132601904 院（系）计算机与信息工程学院 专业 班级 学生 指导教师 时间 2011 /2012学年第 2学期
一、课程设计目的： 1、 通过本课程的学习，学会使用ZEMAX 软件，了解并掌握使用该软件绘制光路原理图和光路优化的方法。 2、同时学会使用该软件设计、绘制以及添加各种元器件的基本技巧、基本 方法和步骤。 二、课程设计要求： （1） 请建立一个以“学号+姓名”为文件名建立一个文件夹，用来存放所有文 件，报告中的截图采用“学号+姓名”为名。 （2） 绘制光学系统图；绘制优化前后的像差曲线图。 （3） 熟悉ZEMAX 软件光学设计的步骤和方法 （4） 熟悉各种像差产生的原因 （5） 能够在软件中察看7种像差的大小 （6） 完成设计内容，提交设计报告，通过答辩。 三、设计内容与过程: mm f 180'=，?=82ω，6/1'/=f D ，mm D 30=∴ 083.012 118015'1',152 ====== f h u mm D h 58.124tan 180tan ''+=?+=+=ωf y 04.158.12083.01'''=??==y u n J ' 'u in Si -=∴2 ()083.02'?-=L δ2()106088005.0?=-?-5 ''u n Sic -=2()083.0'-=?FC L 21088.6001.0?=?-6 1088.6p 15?=?== n p Si -5 0=Sii ()15=Sic 2Ci 1088.6?=-6 1058.4?=p -6 0=W 1005.3?=Ci -8 108?=∞p -5 0=∞W 105.5?=Ci -6 ()1 .085.00+?-=∞W P P 2 00842 .0-=
工程光学课程设计
工程光学课程设计 设计名称：工程光学课程设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： XXX教务处制 20 13 年12 月
工程光学课程设计评分表 最后成绩的以优（90~100）、良（80~89）、中（70~79）、及格（60~69）和不及格（少于60分）五级给出。
第1章引言 1.1 简单介绍 对于实际的光学系统来说，它的成像往往是非完善成像，对于怎样来判断一个光学系统的性能的优劣，是光学设计中遇到的一个重要问题.在当前计算机辅助科研、教学的迅猛发展过程中，计算机辅助光学系统设计已成为光学设计不可缺少的一种重要手段.其中，由美国焦点软件公司所发展出的光学设计ZEMAX，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是可以运算Sequential及Non-Sequential的软件.其主要特色有分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG等，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 但是，这里必须强调一点的是，ZEMAX软件只是一个光学设计辅助软件，也就是说，该软件不能教你怎么去进行光学设计，而只是能对你设计的光学系统进行性能的优化以达最佳成像质量所以，在应用本教程进行光学辅助设计之前，您最好先学习一下光学设计的有关知识：首先是几何光学基础，几何光学是光学设计的基础，要做光学设计必须懂得各种光学仪器成像原理，外形尺寸计算方法，了解各种典型光学系统的设计方法和设计过程.实际光学系统大多由球面和平面构成。记住共轴球面系统光轴截面内光路计算的三角公式，了解公式中各参数的几何意义是必要的，具体公式可参考有关光学书籍，在此就不一一介绍了。对于平面零件有平面反射镜和棱镜，它们的主要作用多为改变光路方向，使倒像成为正像，或把白光分解为各种波长的单色光.在光学系统中造成光能损失的原因有三点：透射面的反射损失、反射面的吸收损失和光学材料内部的吸收损失。其次是像差理论知识，对于一个光学系统，一般存在7种几何像差，他们分别是球差、彗差、像散、场曲、畸变和位置色差以及倍率色差.另外，还必须了解一点材料的选择和公差的分配方面的知识，以及一些光学工艺的知识，包括切割，粗磨，精磨，抛光和磨边，最后还有镀膜和胶合等。
WEB个人主页课程设计
Web应用开发技术 实验报告 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名：
一、设计题目 个人网站 二、目的 １、本次设计是学生在学完ASP动态网站开发课程后的一次实践性很强的课程设计，是对ASP进行动态网站开发所学知识的综合运用。 2、掌握使用ASP技术进行网站开发设计。 3、通过本次实习，使学生加深所学知识内容的理解，并能积极地调动学生的学习兴趣，结合实际应用操作环境，真正做到理论与实际相结合。 三、功能需求描述 此网站可以对主人留言，来发表自己的心情，也可以把自己的联系方式写入其中，达到和睦相处、心灵的驿站的目的等。 四、总体设计
五、详细设计 （一）、我的主页 此页面为网站的主页，通过发布新心情，点击通讯录可以查看通讯录好友信息，点击留言板可以查看好友留言。 主要代码：