物理光学教学大纲(正式)
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《物理光学》课程教学大纲
课程编号:55050545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
学时数:72(讲课68,上机4)学分数:4.5
先修课程:高等数学、大学物理
考核方式:考试
执笔者:叶玉堂编写日期:2007年7月
一、课程性质和任务
本课程是电子科学与技术(光电工程与光通信)、光信息科学与技术专业的学科基础必修课程,课程内容包括光的基本性质、光的干涉、衍射、吸收、色散、散射及晶体光学基础等,目的是让学生掌握光的波动理论及晶体光学的一些基本知识、概念,学会用光的电磁理论解决光的干涉、衍射及其与物质的相互作用问题,为激光技术、光电子器件等专业课程的学习奠定良好的基础。结合基础理论的讲授,本课程将注意介绍一些相关领域的前沿技术、方法和成就。
二、课程教学内容和要求
绪论(1学时)
介绍光学的主要研究内容、光学的发展简史以及本课程的教学安排。
第一章光的电磁理论(15学时)
1.1 电磁波谱电磁场基本方程(1)
1.2 光波在各向同性介质中的传播(3)
1.3 光波的偏振特性(2)
1.4 光波在介质界面上的反射和折射(4)
1.5 光波场的频率谱(2)
1.6 球面光波和柱面光波(2)
习题课(1学时)
光波的数学描述、光波在各向同性介质中传播的基本特性、光波在介质分界面上反射和折射的规律要求掌握,其余要求理解。
第二章光的干涉(13学时)
2.1 光干涉的条件(2)
2.2 双光束干涉(2)
2.3 多光束干涉(2)
2.4 光学薄膜(2)
2.5 典型的干涉仪及其应用(2)
2.6 光的相干性(2)
习题课(1学时)
光波的叠加、产生干涉的基本条件、分波面法双光束干涉、分振幅法双光束干涉、干涉条纹的定域、多光束干涉、光学薄膜及干涉滤光片、典型干涉仪器及其应用、光的相干性要求掌握,其余内容要求理解。
第三章光的衍射(13学时)
3.1 光的衍射现象(1)
3.2 衍射的基本原理(1)
3.3 夫琅禾费衍射(2)
3.4 光学成像系统的衍射和分辨本领(1)
3.5 夫琅禾费多缝衍射(2)
3.6 衍射光栅(2)
3.7 菲涅尔衍射(2)
3.8 全息术(1)
习题课(1学时)
基尔霍夫衍射公式及菲涅尔衍射与夫琅和费衍射的近似条件;矩孔、圆孔、单缝和多缝的衍射;典型成像系统的分辨率;光栅的分光性能;闪耀光栅的工作原理;圆孔的菲涅尔衍射;菲涅尔波带片要求掌握,其余内容要求理解。
第四章晶体光学(18学时)
4.1 介电张量(1)
4.2 单色平面波在晶体中的传播(1)
4.3 单轴晶体和双轴晶体的光学性质(1)
4.4 晶体光学性质的图形表示(1)
4.5 平面波在晶体表面的反射和折射(1)
4.6 偏振器和补偿器(1)
4.7 偏振光和偏振器件的琼斯矩阵(2)
4.8 偏振光的干涉(2)
4.9 电光效应(2)
4.10 声光效应(2)
4.11 旋光现象(1)
4.12 磁致旋光效应(2)
习题课(1学时)
单色平面波在晶体中的传播、单轴晶体和双轴晶体的光学性质、晶体光学性质的图形表示、偏振器器件、波片、偏振光和偏振器件的琼斯矩阵、电光张量及KDP晶体的线性电光效应要求掌握,其余内容要求理解。
第五章光的吸收、色散和散射(6学时)
5.1 光与物质相互作用的经典理论(2)
5.2 光的吸收(1)
5.3 光的色散(1)
5.4 光的散射(2)
复折射率实部、虚部的物理意义、色散与吸收的内在联系、散射光的强度特性、偏振特性、吸收、散射理论的现代应用要求掌握,其余内容要求理解。
第六章现代光学技术简介(自学、讨论,本章内容要求了解)
6.1 航天光学遥感
6.2 自适应光学
6.3 红外与微光成像
6.4 瞬态光学
6.5 光学信息处理
6.6 微光学
6.7 单片光电集成
第七章计算机光学应用(4学时)
目的:
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。
提高应用计算机的能力。
内容:
等厚干涉条纹分布的模拟
多缝夫朗和费衍射的模拟
课程复习总结(2学时)
三、建议教材及参考资料
教材
《光学教程》,叶玉堂等,清华大学出版社,2005年
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.《物理光学导论》,雷肇棣编,电子科大出版社,1994年
5.《Principles of Optics》. 7th edition . Max Born and Emil Wolf , Cambridg University Press .