物理光学教学大纲

物理光学

Physical optics

学分：4 总学时：64 理论学时：64 实验／实践学时：

一、课程作用与目的

1．使学生牢固地掌握有关干涉、衍射、偏振等现象的基本原理和规律，理解光的波动本性，为后续课程奠定必要的基础。

2．使学生牢固地掌握几何光学中的基本概念、近轴成像的规律和作图成像法，熟悉典型助视光学仪器的基本原理。

通过本课程的学习，使学生掌握光学的基本理论、基本知识，为后续课程打好基础。

二、课程基本要求

1．要求学生牢固掌握有关光的传播及其本性，包括干涉、衍射、偏振等基本现象、原理和规律，为后继课程奠定必要的基础。并了解它们在科研、生产和实践上的应用。

2．要求学生牢固掌握几何光学的基本概念、成像规律和作图方法。熟悉典型助视光学仪器的基本原理。

3．培养学生在课堂教学、习题课及课外作业中的独立思考能力。

三、教材及主要参考书

1．主要使用教材

梁铨廷编著．物理光学．第3版．北京：电子工业出版社，2008年．

2．主要参考书

[1] 刘翠红编著．物理光学学习指导与题解．第1版．北京：电子工业出版社，2009年．

[2] 梁铨廷，刘翠红编著．物理光学简明教程．第1版．北京：电子工业出版社，2010年．

[3] 张洪欣，高宁，车树良编著．物理光学．第1版．北京：清华大学出版社，2010年．

[4] 刘晨主编．物理光学．第3版．合肥：合肥工业大学出版社，2007年．

四、课程内容

绪论

主要内容：光学的发展史。

重点和难点：光学的学习内容和学习方法，光学的发展过程和特点。

第一章光的电磁理论

主要内容：光的电磁波性质、平面电磁波、球面波和柱面波、光源和光的辐射、电磁场的边值关系、光在两介质分界面上的反射和折射、全反射、

重点和难点：光波在金属表面的透射和反射、光的吸收、色散和散射

第二章光波的叠加与分析

主要内容：两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加、驻波、两个频率相同振动方向互相垂直的光波的叠加、不同频率的两个单色光波的叠加、光波的分析

重点和难点：振动方向相同的单色光波的叠加、光波的分析

第三章光的干涉和干涉仪

主要内容：实际光波的干涉及实现方法、杨氏干涉实验、分波前干涉的其他实验装置、条纹的对比度、相干性理论、平行平板产生的干涉、楔形平板产生的干涉、用牛顿环测量透镜的曲率半径、迈克耳孙干涉仪

重点和难点：杨氏干涉实验、分波前干涉的其他实验装置、用牛顿环测量透镜的曲率半径、迈克耳孙干涉仪

第四章多光束干涉与光学薄膜

主要内容：平行平板的多光束干涉、法布里-珀罗干涉仪和陆末-盖尔克板、多光束干涉原理在薄膜理论中的应用、

重点和难点：法布里-珀罗干涉仪、多光束干涉原理

第五章光的衍射

主要内容：惠更斯-菲涅耳原理、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射、矩孔和单缝的夫琅禾费衍射、圆孔的夫琅禾费衍射、光学成像系统的衍射和分辨本领、多缝夫琅禾费衍射、衍射光栅、圆孔和圆屏的菲涅耳衍射、全息照相

重点和难点：惠更斯-菲涅耳原理、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射、分辨本领

第六章傅里叶光学

主要内容：平面波的复振幅及空间频率、单色波场中复杂的复振幅分布及其分解、衍射现象的傅里叶分析方法、透镜的傅里叶变换性质和成像性质、相干成像系统分析及相干传递函数、非相干成像系统分析及光学传递函数、相干光学信息处理

重点和难点：衍射现象的傅里叶分析方法、透镜的傅里叶变换性质和成像性质、相干成像系统分析及相干传递函数

第七章光的偏振与晶体光学基础

主要内容：偏振光和自然光、晶体的双折射、晶体光学性质的图形表示、光波在晶体表面的反射和折射、晶体光学器件、偏振光和偏振器件的矩阵表示、偏振光的干涉、旋光性、晶体、液体和液晶的电光效应、晶体的非线性光学效应

重点和难点：晶体的双折射、偏振光的干涉、晶体的非线性光学效应

五、习题或作业（此项可根据课程特点自行选择）

根据教学需要，布置60道习题对各章重点内容加强巩固，作业完成情况作为评定课程成绩的一部分。

六、实验或实践环节

光学实验独立设课。

七、学时分配

八、考核类型（考试或考查）

考试，总评成绩＝期末考试成绩(80％)＋平时成绩(20％)。

九、先修课程

高等数学、力学、电磁学。

十、适用对象

应用物理专业。

十一、执行说明

1．大纲根据教育部“高等理科院校物理光学课程教学基本要求”编制。

2．在教学中课堂教学为主，合适机会辅以多媒体教学，提高课时效率和教学效果。

3．课程内容中需要学生了解的部分力争拓宽知识面，加深对本学科的认识。