物理光学实验指导大纲
《物理光学》课程教学大纲
《物理光学》课程教学大纲课程编码：MF课程名称：物理光学课程英文名称：Physical Optics总学时：50 讲课学时：50 实验学时：上机学时：课外辅导学时：学分：3.0开课单位：航天学院光电子信息科学与技术系授课对象：电子科学与技术专业本科生开课学期：2春先修课程：工科数学分析、大学物理、电动力学主要教材及参考书：教材：《物理光学与应用光学》石顺祥等编著，西安电子科技大学出版社，2008。
参考书：1、Born & Wolf, Principles of Optics, 7th edition, Cambridge University Press, 1999；2、《物理光学》（第三版），梁铨廷，电子工业出版社，2008年4月；3、《物理光学学习指导与解题》刘翠红编著，电子工业出版社，2009。
一、课程教学目的光学是研究光的本性，光的产生、传播、接收，以及光与物质相互作用的科学；同时又是与现代科学技术以及现代工程有紧密联系的一门学科。
本课程作为一门重要的专业基础课，以光的电磁理论为理论基础，着重讲授光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律，光的干涉、衍射、偏振特性，以及光的吸收、色散、散射现象。
其教学目的是使学生深入了解并熟练掌握物理光学的重要知识，掌握重要的分析问题的方法，培养学生运用光学知识，解决后续课程以及今后工作中所遇有关问题的能力。
二、教学内容及基本要求1. 本门课程的教学内容第一章光在各向同性介质中的传播特性（共10学时）光波的特性：光波与电磁波、麦克斯韦电磁方程、物质方程；几种特殊形式的光波；光波场的时域频率谱；相速度和群速度；光波场的空间频率与空间频率谱；光波的横波性、偏振态及其表示。
光波在介质界面上的反射和折射：包括反射和折射定律；菲涅耳公式；反射率和透射率；反射和折射的相位特性；反射和折射的偏振特性；全反射。
光波在金属表面上的反射和折射等。
第二章光的干涉（共10学时）双光束干涉；平行平板的多光束干涉；典型干涉仪及其应用；光的相干性理论。
趣味物理实验教学大纲
一、课程背景物理是一门以实验为基础的科学，实验教学在物理教学中占据着重要的地位。
为了激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新意识，本课程以趣味物理实验为主题，通过一系列有趣的实验，让学生在轻松愉快的氛围中学习物理知识，培养科学素养。
二、教学目标1. 知识目标：通过实验，使学生掌握基本的物理概念、原理和规律，提高学生的物理知识水平。
2. 能力目标：培养学生的观察能力、实验操作能力、分析问题和解决问题的能力。
3. 情感目标：激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学、勇于探索的精神，增强学生的团队合作意识。
三、教学内容1. 光学实验（1）光的直线传播实验：利用激光笔、小孔等器材，观察光在同种介质中的直线传播现象。
（2）光的反射实验：通过平面镜、凸面镜、凹面镜等器材，研究光的反射规律。
（3）光的折射实验：利用三棱镜、透镜等器材，观察光的折射现象。
2. 声学实验（1）声音的产生与传播实验：通过打击物体、观察振动等，了解声音的产生和传播。
（2）声音的频率与音调实验：利用音叉、频率计等器材，研究声音的频率与音调的关系。
（3）声音的响度与距离实验：通过测量声音的响度，探究声音与距离的关系。
3. 热学实验（1）热传导实验：利用热水、冷水、金属棒等器材，观察热传导现象。
（2）热对流实验：通过观察液体沸腾、蒸发等，了解热对流的原理。
（3）热辐射实验：利用红外线、热敏电阻等器材，研究热辐射现象。
4. 电磁学实验（1）磁场实验：利用指南针、铁屑、磁铁等器材，观察磁场的性质。
（2）电流实验：通过观察电路中的电流、电压、电阻等，了解电流的基本性质。
（3）电磁感应实验：利用导体、磁场、感应线圈等器材，研究电磁感应现象。
四、教学方法1. 启发式教学：通过提出问题、引导学生思考，激发学生的学习兴趣。
2. 案例式教学：以实际生活中的物理现象为案例，让学生在实践中学习物理知识。
3. 合作式教学：分组进行实验，培养学生的团队合作意识。
4. 互动式教学：鼓励学生提问、讨论，提高学生的思维能力和表达能力。
《光学》课程教学大纲
《光学》课程教学大纲一、课程说明本课程总授课时数为64学,周学时4，学分4分，开课学期第三学期。
1.课程性质：专业必修课光学是物理学专业本科生必修的基础课程。
光学是物理学中最古老的一门基础学科，又是当前科学领域中最活跃的前沿阵地之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前途。
学好光学，既能为物理学专业学生进一步学习原子物理学、量子力学、相对论、电动力学、现代光学、光电子技术、激光原理及应用、光电子学、光子学等课程准备必要的前提条件，又有助于进一步探讨微观和宏观世界的联系与规律。
通过本课程的教学，使学生系统地掌握基本原理和基本知识，培养分析问题、解决问题的能力，通过讲授（包括物理学的历史和前沿的讲授）帮助学生建立辩证唯物主义的观点，提高学生的科学素质。
从兰州大学物理学院课程的整体设置出发，考虑到物理基地班与普通班的各自办学特点和人才培养的要求，对光学课程的教学内容进行适当的调整，适当压缩几何光学部分，删除原课程中与其他学科相重复的部分以及相对陈旧的内容，吸收利用最新科学研究成果，着重加强现代光学部分的讲授内容，并注意介绍光学研究前沿新动态，按照物理学近代发展的要求和便于学习的原则组织课程体系。
通过本课程的教学，使学生系统地掌握基本原理和基本知识，培养分析问题、解决问题的能力，通过讲授（包括物理学的历史和前沿的讲授）帮助学生建立辩证唯物主义的观点，提高学生的科学素质。
2.课程教学目的与要求(1)了解光学发展的基本阶段，培养科学研究的素质，加深辩证唯物主义的理解。
(2)了解光学所研究的内容和光学前沿研究领域的概况，培养有现代意识、有远见的新一代大学生。
(3)掌握光学的基本原理、基本概念和基本规律。
培养掌握科学知识的方法。
(4)掌握处理光学现象及问题的手段和方法。
培养科学研究的方法。
(5)光学是当前科学领域中较活跃的前沿学科之一，它与科学和技术结合日益加强，在教学中要展现现代光学技术的成就。
(6)在教学中要注意培养学生严谨的治学态度，引导学生逐步掌握物理学的研究方法和培养浓厚的学习兴趣。
《物理光学与应用光学》教学大纲.doc
《物理光学与应用光学》教学大纲一、说明1、本课程设置目的和任务《物理光学与应用光学》是光电子技术专业、电子科学与技术及光学工程专业等本科生的专业基础课。
本课程以光的电磁理论为理论基础，以物理光学和应用光学为主体内容，着重讲授光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律，光的干涉、衍射、偏振特性，光的吸收、色散、散射等现象，以及几何光学基础知识和光在光学仪器中的传播、成像特性。
在内容上，既要保持光学学科的理论完整性，又要突出它在光电子技术中的特色。
考虑到激光技术的发展，光在实际应用中的要求，应加强有关光的相干性的内容，特别注意光学原理在光电技术中的应用，并尽量反映最新科技成果。
2、基本要求（1）物理光学与应用光学是普通物理中的一门课程，应保持普通物理的特点，要重视现象的观察、实验及对实验结果的分析，帮助学生透过现象看到事物的本质，要通过对各种光学现象发生的特殊条件、实验定律的分析和归纳，认识到光是电磁波一本质上遵守电磁场的麦克斯韦方程组。
（2）物理光学与应用光学是基础课，应致力于对物理光学与应用光学运动的基本现象, 基本概念和基本规律阐述的正确、严格。
对某些难点作较详细的分析和深入的讨论。
使学生具有一定的分析和解决问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础。
（3）要使学生了解物理光学与应用光学发展史上某些重大的发现及发现过程中的物理思想和实验方法，提高科学素养，培养学生的辩证唯物主义世界观。
3、学时建议本课程总学时数：72学时。
二、课程内容与学时分配第一篇物理光学（48学时）第一章光的本质（8学时）1、波是振动的传播。
2、波函数与波动方程。
3、光是电磁波。
4、光电效应与光量子。
5、热辐射与光束的统计性质。
基本要求：（1）让学生理解波是能量的传递，是振动状态的传递。
（2）重点讨论平面波，球面波和近轴求面波的波动方程及其运动状态与状态参量。
（3）强调相位概念在波动中的重要地位及意义。
第二章光波的干涉（8学时）1、干涉的本质是振动的叠加。
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。
物理光学教学大纲
物理光学教学大纲一、引言光学作为物理学一门重要的分支，研究光的传播、现象和性质。
本大纲旨在为物理光学的教学提供指导，明确教学目标和内容，帮助学生全面理解光学的基本概念和原理，并具备解决相关问题的能力。
二、教学目标1. 理解光传播的基本原理和光的性质；2. 掌握光的几何光学和物理光学的基本理论和方法；3. 能够解析、计算光的传播、干涉、衍射和偏振等现象；4. 培养学生的实验能力和科学思维，能够运用光学原理进行实验研究和问题解决。
三、教学内容1. 光的几何光学1.1 光的传播和衍射- 光的直线传播和折射定律- 光的衍射现象和衍射公式的推导1.2 光的成像- 薄透镜成像原理和公式- 球面透镜和透镜组成像1.3 光的干涉- 干涉现象的解析- 杨氏双缝干涉和牛顿环实验2. 光的物理光学2.1 光的偏振- 光的偏振现象和偏振光的产生- 偏振光的检偏和分析2.2 光的衍射- 衍射的基本原理和衍射图样的计算- 衍射光栅和衍射光谱的特性2.3 光的干涉- 条纹干涉的一般特点和计算方法- 干涉仪器的应用和实验设计四、教学方法1. 理论讲授：在教室内进行光学理论的讲解，重点强调概念和原理的理解。
2. 实验教学：通过实验展示光学现象，激发学生的学习兴趣，培养实验技能。
3. 讨论交流：组织学生进行学科内外的问题讨论和解答，促进学生思考和合作精神的培养。
4. 作业和练习：布置相关习题和实验报告，加强学生对知识的巩固和应用。
五、教学评估1. 课堂考核：通过课堂问答、小测验等形式，评估学生对知识的掌握情况。
2. 实验报告评分：针对实验教学内容，评估学生实验设计和实验报告的能力。
3. 期末考试：综合考察学生对整个物理光学知识的理解和应用能力。
六、参考教材1. 《大学物理教程·光学》张田勤、杜忠逸著，高等教育出版社2. 《物理光学学科前沿导引》焦信环主编，科学出版社七、教学进度安排1. 第1周：光的直线传播和折射定律2. 第2周：光的衍射现象和衍射公式的推导3. 第3周：薄透镜成像原理和公式4. 第4周：球面透镜和透镜组成像5. 第5周：杨氏双缝干涉和牛顿环实验6. 第6周：光的偏振现象和偏振光的产生7. 第7周：偏振光的检偏和分析8. 第8周：衍射的基本原理和衍射图样的计算9. 第9周：衍射光栅和衍射光谱的特性10. 第10周：条纹干涉的一般特点和计算方法11. 第11周：干涉仪器的应用和实验设计12. 第12周：复习和总结八、结语通过本大纲，希望能够全面指导物理光学的教学工作，使学生在学习过程中掌握光学的基本概念和原理，并能够灵活应用于实际问题的解决中。
《光学》教学大纲(本科)
《光学》教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。
一、课程地位与课程目标(一)课程地位振动和波动是横跨物理学不同领域的一种非常普遍而重要的运动形式，是声学，光学，电工学，无线电等技术部门的理论基础。
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相互作用的基础学科。
光学是近代物理学的生长点，例如量子力学就起源于光学。
在物理专业中，它和原子物理、电动力学、量子力学等后继课有密切的关系，另外，也是光学专业的硕士研究生学好《高等光学》、《非线性光学》等课程的前提。
(-)课程目标1.知识目标：通过对本课程的学习，使学生系统地掌握振动与波动现象的物理规律。
学会运用数学知识和光学基本理论解决具体问题。
掌握几何光学、物理光学和光与物质相互作用的主要内容和理论，牢固地掌握几何光学、波动光学、量子光学、现代光学的基本理论和应用，深刻理解有关干涉、衍射、偏振等现象的原理和规律，理解光的波动、量子本性，培养学生的抽象逻辑思维能力，为后续课程奠定必要的基础。
2.能力目标：培养学生观察、分析' 概括的思维能力；培养学生自学、观察和独立思考的能力。
通过光学内容和研究方法的教学，培养学生的辩证唯物主义世界观。
3.素质目标：加强科学方法的教育，培养其良好的科学素质；培养学生独立思考的能力，初步具备分析问题、解决问题的能力；培养学生求实精神，创新意识和科学美感；引导学生开展团队式实践性学习，还有助于培养学生团队协作精神及有效的沟通能力。
二、课程目标达成的途径与方法本课程采用双语教学，以课堂教学为主。
在教学中要求有双语的最基本形式，对教材的利用要有一定的双语渗透，课外作业、期中、期末考核中对学生的双语学习要有一定要求，学生会用简单的英语描述一些光学相关的现象并解释。
专门安排小组讨论课，同时选择部分课程内容形成专题，以学生为主讨论专题内容及习题，学生组成团队式学习，通过教师讲解和团队讨论相结合的方式，使学生掌握各部分内容，从而完成教学任务。
物理光学教学大纲
《物理光学》课程教学大纲课程编码：T1210070课程中文名称：物理光学课程英文名称：PHYSICAL OPTICS总学时：50 讲课学时：50实验学时：0习题学时：0上机学时：0学分：3授课对象：航天学院光电子信息科学与技术系、电子科学与技术专业先修课程：工科数学分析大学物理电动力学教材及参考书：教材：《物理光学与应用光学》石顺祥、张海兴、刘劲松编著；西安电子科技大学出版社，2000年8月第一版参考书：[1]《光学原理》M.波恩、E.沃耳夫，科学出版社，1985年第二版[2]《Principles of Optics》Max Born and Emil Wolf, Cambridge University Press, 1999, seventh (expanded) edition[3]《高等光学》赵建林编著；国防工业出版社，2002年9月第一版[4]《光学》章志鸣、沈元华、陈惠芬编著；高等教育出版社，2000年6月第二版[5]《光学》易明；高等教育出版社，1999年10月第一版一、课程教学目的光学是研究光的本性，光的产生、传播、接收，以及光与物质相互作用的科学；同时又是与现代科学技术以及现代工程有紧密联系的一门学科。
本课程作为一门重要的专业基础课，以光的电磁理论为理论基础，着重讲授光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律，光的干涉、衍射、偏振特性，以及光的吸收、色散、散射现象。
其教学目的是使学生深入了解并熟练掌握物理光学的重要知识，掌握重要的分析问题的方法，培养学生运用光学知识，解决后续课程以及今后工作中所遇有关问题的能力。
二、教学内容及基本要求1. 本门课程的教学内容绪论光学的应用领域及应用举例；光学研究的意义；光学的发展历程。
（共1学时）光波的表示及在各向同性介质中的传播特性（共5学时）光波的特性：光波与电磁波、麦克斯韦电磁方程、物质方程；几种特殊形式的光波；光波场的时域频率谱；相速度和群速度；光波场的空间频率与空间频率谱；光波的横波性、偏振态及其表示。
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（上机）课程名称：《物理光学》
实验教学大纲
（一）本课程实验总体介绍
1、本课程上机实验的任务：
1）学会利用计算机数值计算的方法处理物理光学相关问题的基本方法。
2）提高应用计算机的能力。
2、本课程上机实验的简介：
对等厚干涉和夫朗和费多缝衍射的物理过程建立数学模型，利用MA TLAB 软件对其过程进行编程和模拟仿真，从而加深对光的干涉和衍射基本原理的理解。
3、本课程适用专业：电子科学与技术（光电工程与光通信）、光信息科学与技术
4、本课程上机实验涉及核心知识点：
1）光的干涉和衍射理论；
2）matlab程序设计基础。
5、本课程上机实验重点与难点：
重点：建立物理问题的数学模型。
难点：相应计算机程序的设计及调试。
6、本课程上机实验运用软件名称：MATLAB
7、总学时：4
8、教材名称及教材性质（自编、统编、临时）：
《光学教程》，叶玉堂等，清华大学出版社，2005年
统编。
9、参考资料：
1）《物理光学教程》，谢敬辉等，北京理工大学出版社，2005年
2）《光学原理与应用》，廖延彪编著，电子工业出版社，2006年
3）《物理光学与应用光学》，石顺祥等，西安电子科技大学出版社，2000年4）MATLAB教程罗建军电子工业出版社，2005年
（二）包含实验项目基本信息
实验项目1
1、实验项目名称：
等厚干涉条纹分布的模拟
2、实验目的和任务：
目的：通过对等厚干涉光强分布的模拟仿真，加深对光的干涉基本原理的认识。
任务：以一个曲率半径R = 5 m的柱透镜的凸面紧贴在一个平板玻璃上，其凸面与平面相切于O点（如图所示），在它们之间形成一空气薄层，用波长 nm的单色光垂直照射，从反射光中可观察该空气薄层所形成的等厚干涉条纹，模拟此等厚干涉条纹的一维光强分布曲线图和二维光强分布的灰度图。
柱透镜置于平板玻璃上的截面图
3、上机实验内容：
1）编写模拟仿真程序，上机调试并运行；
2）改变柱透镜曲率半径，观察条纹分布的变化；
3）改变入射光波长，观察条纹分布的变化；
4) 改变柱透镜凸面和平板玻璃间的介质的折射率，观察条纹分布的变化。
4、学时数：2
实验项目2
1、实验项目名称：多缝夫朗和费衍射的模拟
2、实验目的和任务：
目的：通过对多缝夫朗和费衍射光强分布的模拟仿真，加深对光的衍射基本原理的认识。
任务：以波长λ = 500 nm的单色平面波垂直照射到缝宽a = 15 μm、光栅常数d = 30 μm、缝数N = 6的多缝衍射屏上产生夫朗和费衍射，模拟该夫朗和费衍射场的光强分布曲线。
3、上机实验内容：
1) 编写模拟仿真程序，上机调试并运行；
2) 观察衍射因子和干涉因子对多缝衍射条纹的影响；
3) 改变缝数N，观察各主极大宽度的变化；
4) 改变光栅常数d，观察各主极大位置的变化；
5）改变缝宽a，观察衍射因子极小值位置的变化；
6) 改变光栅常数d和缝宽a，观察缺级级次的变化。
4、学时数：2。