《光学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称Optics 课程代码 PHYS1035 课程性质 专业必修课程 授课对象 物理学（师范） 学分3学分 学时 54学时 主讲教师 赵承良 修订日期 2021年9月 指定教材姚启钧，光学教程（第6版）[，北京：高等教育出版社，2019. 二、课程目标 (一)总体目标： 使学生全面、深入地掌握光学的基本概念、基本原理和基本分析计算方法，具备处理光 学基本问题的能力：通过对光学不同发展阶段各种经典光学现象以及光学前沿问题的讨论， 强化学生对光学基本概念和基本原理的理解 ,建立对光的正确认识，培养科学的世界观、思 维方法和创新能力：引导学生关注光学研究前沿与国家重大战略需求之间的关系，增强学生 从事物理学教有事业的使命感。 (二)课程目标： 课程目标1：通过光学课程的学习，使学生掌握几何光学的基本概念，具有利用光的传 播规律分析光学仪器工作原理的能力：掌握光的干涉、衍射、偏振现象及其规律 对光的 动性形成深刻的认识：理解光与物质相互作用，为进一步探讨微观世界和宏观世界的联系与 规律打下基础。 课程目标2：在教学中引导学生对光学不同发展阶段的各种经典光学现象建立不同的物 理模型，体会光学理论体系建立过程中的科学思想和研究方法，培养学生提出假想、构建模 型、分析与综合以及实践求证等方面的能力。通过对中学物理教学中光学问题的深入讨论 深化学生对光学基本概念和基本原理的理解，并进一步通过对光学前沿问题的讨论，培养学 生运用所学知识和方法进行初步科学探索的能力。 课程目标3：诵学习和了解光学发展史、光学研究缅域的突破和相关科学家的贡献 充分认识科学家所具备的科学素养和科学精神在人类获得对光的本性正确认识过程中所发 挥的重要作用，培养学生勇于探索、追求真理的科学精神，并进一步引导学生关注当前光号 研究前沿与国家重大战略需求之间的关系，增强学生从事物理学教有事业的使命感。 (三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 1
1 《光学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Optics 课程代码 PHYS1035 课程性质 专业必修课程 授课对象 物理学（师范） 学 分 3 学分 学 时 54 学时 主讲教师 赵承良 修订日期 2021 年 9 月 指定教材 姚启钧，光学教程（第 6 版）[M]， 北京：高等教育出版社，2019. 二、课程目标 （一）总体目标： 使学生全面、深入地掌握光学的基本概念、基本原理和基本分析计算方法，具备处理光 学基本问题的能力；通过对光学不同发展阶段各种经典光学现象以及光学前沿问题的讨论， 强化学生对光学基本概念和基本原理的理解，建立对光的正确认识，培养科学的世界观、思 维方法和创新能力；引导学生关注光学研究前沿与国家重大战略需求之间的关系，增强学生 从事物理学教育事业的使命感。 （二）课程目标： 课程目标 1：通过光学课程的学习，使学生掌握几何光学的基本概念，具有利用光的传 播规律分析光学仪器工作原理的能力；掌握光的干涉、衍射、偏振现象及其规律，对光的波 动性形成深刻的认识；理解光与物质相互作用，为进一步探讨微观世界和宏观世界的联系与 规律打下基础。 课程目标 2：在教学中引导学生对光学不同发展阶段的各种经典光学现象建立不同的物 理模型，体会光学理论体系建立过程中的科学思想和研究方法，培养学生提出假想、构建模 型、分析与综合以及实践求证等方面的能力。通过对中学物理教学中光学问题的深入讨论， 深化学生对光学基本概念和基本原理的理解，并进一步通过对光学前沿问题的讨论，培养学 生运用所学知识和方法进行初步科学探索的能力。 课程目标 3：通过学习和了解光学发展史、光学研究领域的突破和相关科学家的贡献， 充分认识科学家所具备的科学素养和科学精神在人类获得对光的本性正确认识过程中所发 挥的重要作用，培养学生勇于探索、追求真理的科学精神，并进一步引导学生关注当前光学 研究前沿与国家重大战略需求之间的关系，增强学生从事物理学教育事业的使命感。 （三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表
课程目标 对应课程内容 对应毕业要求（及对应关系说明） 第一章几何光学的基本原理 掌握几何光学的基本概念和常用光学 第二章几何光学仪器 仪器的工作原理：掌握光的干涉、衍射、 偏振现象及其规律，对光的波动性形成 第三章光的干涉 深刻的认识：理解光与物质相互作用 课程目标1 第四章光的衍射 为进一步探讨微观世界和宏观世界的 联系与规律打下基础 第五章光的偏振 2-1 理解 第六章光的吸收、散射和色散 物理 第七章光的量子性 知识 体系 与结 对光学不同发展阶段的各种经典光学 构 基本 现象建立不同的物理模型，体会光学理 第一章几何光学的基本原理 论体系建立过程中的科学思想和研究 方法，培养学生提出假想、构建模型 第三章光的干涉 理。 课程目标2 分析与综合以及实践求证等方面的能 第四章光的衍射 3-9 力通过对中学物理教学中光学 题的 第七章光的量子性 掌握 深入讨论，深化学生对光学基本概念和 物理 基本原理的理解，并进一步通过对光学 学发 前沿问题的讨论，培养学生运用所学知 展的 识和方法进行初步科学探索的能力 过程 与 学习和了解光学发展史、光学研究领域 第二章几何光学仪器 究方的突破和相关科学家的贡献，充分认识 法。 科学家所其各的科学煮养和科学精神 第三章光的干涉 在人举获得对光的本性正确认识过程 果程目标3 第四章光的衍射 中所发挥的重要作用，培养学生勇于探 第五章光的偏振 索、追求真理的科学精神，并进一步弓 导学生关注当前光学研究前沿与国家 第七章光的量子性 重大战略需求之间的关系，增强学生从 事物理学教育事业的使命感。 三、教学内容 第一章几何光学的基本原理 1.教学目标 掌握几何光学基本定律，成像的基本概念，掌握作图法和公式法求像
2 三、教学内容 第一章 几何光学的基本原理 1.教学目标 掌握几何光学基本定律，成像的基本概念，掌握作图法和公式法求像。 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求（及对应关系说明） 课程目标 1 第一章 几何光学的基本原理 第二章 几何光学仪器 第三章 光的干涉 第四章 光的衍射 第五章 光的偏振 第六章 光的吸收、散射和色散 第七章 光的量子性 3-1 理解 物理 知识 体系 与结 构、 基本 原 理。 3-2 掌握 物理 学发 展的 过程 与研 究方 法。 掌握几何光学的基本概念和常用光学 仪器的工作原理；掌握光的干涉、衍射、 偏振现象及其规律，对光的波动性形成 深刻的认识；理解光与物质相互作用， 为进一步探讨微观世界和宏观世界的 联系与规律打下基础。 课程目标 2 第一章 几何光学的基本原理 第三章 光的干涉 第四章 光的衍射 第七章 光的量子性 对光学不同发展阶段的各种经典光学 现象建立不同的物理模型，体会光学理 论体系建立过程中的科学思想和研究 方法，培养学生提出假想、构建模型、 分析与综合以及实践求证等方面的能 力。通过对中学物理教学中光学问题的 深入讨论，深化学生对光学基本概念和 基本原理的理解，并进一步通过对光学 前沿问题的讨论，培养学生运用所学知 识和方法进行初步科学探索的能力。 课程目标 3 第二章 几何光学仪器 第三章 光的干涉 第四章 光的衍射 第五章 光的偏振 第七章 光的量子性 学习和了解光学发展史、光学研究领域 的突破和相关科学家的贡献，充分认识 科学家所具备的科学素养和科学精神 在人类获得对光的本性正确认识过程 中所发挥的重要作用，培养学生勇于探 索、追求真理的科学精神，并进一步引 导学生关注当前光学研究前沿与国家 重大战略需求之间的关系，增强学生从 事物理学教育事业的使命感
2.教学重难点 物和像的概念，符号法则的正确使用，球面折射和反射成像计算，基点、基面的意 义。 3.教学内容 第一节几何光学基本定律 一、光线和波面 教学要点：理解光线的含义及其与波面之间的关系。 二、几何光学基本定律（光的直线传播定律、反射和折射定律） 教学要点：了解折射定律中光线角度大小和位置关系，折射成像的不完善性。 第二节光程费马原理 一、光程 教学要点：掌握光程在非均匀介质中的普遍形式：理解光程的含义。 二、费马原理及其应用 教学要点：理解费马原理和几何光学基本定律的一致性 第三节棱镜和最小偏向角全内反射和光学纤维 一、棱镜、棱镜最小偏向角 教学要点：了解主截面的定义，最小偏向角发生的条件。 二、全反射及其应用 教学要点：了解全反射发生的条件。 第四节同心光束和像散光束物和像 一、同心光束和像散光束 教学要点：理解象散光束形成的原因。 二、物和像的概念 教学要点：掌握虚物、虚像的概念。 第五节单球面上的傍轴成像 一、透镜成像的符号法则 教学要点：理解符号规则和公式形式的关系。 二、傍轴成像的条件 教学要点：理解傍轴区的定义，掌握单个球面折射、反射成像公式。 第六节薄透镜的成像规律
3 2.教学重难点 物和像的概念，符号法则的正确使用，球面折射和反射成像计算，基点、基面的意 义。 3.教学内容 第一节 几何光学基本定律 一、光线和波面 教学要点：理解光线的含义及其与波面之间的关系。 二、几何光学基本定律（光的直线传播定律、反射和折射定律） 教学要点：了解折射定律中光线角度大小和位置关系，折射成像的不完善性。 第二节 光程 费马原理 一、光程 教学要点：掌握光程在非均匀介质中的普遍形式；理解光程的含义。 二、费马原理及其应用 教学要点：理解费马原理和几何光学基本定律的一致性。 第三节 棱镜和最小偏向角 全内反射和光学纤维 一、棱镜、棱镜最小偏向角 教学要点：了解主截面的定义,最小偏向角发生的条件。 二、全反射及其应用 教学要点：了解全反射发生的条件。 第四节 同心光束和像散光束 物和像 一、同心光束和像散光束 教学要点：理解象散光束形成的原因。 二、物和像的概念 教学要点：掌握虚物、虚像的概念。 第五节 单球面上的傍轴成像 一、透镜成像的符号法则 教学要点：理解符号规则和公式形式的关系。 二、傍轴成像的条件 教学要点：理解傍轴区的定义，掌握单个球面折射、反射成像公式。 第六节 薄透镜的成像规律
一、傍轴成像的焦点、焦面 教学要点：明确焦点、焦面所对应的共轭关系 二、薄透镜成像公式 教学要点：明确不同成像公式的应用场合并理解其一致性。 三、熟练利用作图法成像 教学要点：掌握利用焦点、焦平面性质求任意入射光线对应的出射光线 第七节理想光学系统的基点和基面、共轴球面系统组合的理论 一、共轴理想光具组基点和基面 教学要点：理解基点、基面概念的引入。 二、共轴球面系统的成像规律 教学要点：掌握共轴球面系统基点基面的求解：掌握己知基点、基面作图法和公式法 求像。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论等等。 5.教学评价 课后相应习题、补充习题，课堂讨论如何检测虚像。 第二章几何光学仪器 1.教学目标 理解视放大本领的物理含义：掌握放大镜、显微镜、望远镜的工作原理，具有利用光的 传播规律分析光学仪器工作原理的能力：了解光阑在光学仪器中的作用，学会确定己知系统 的有效光闲的方法并计算相应的入射光瞳、出射光瞳。 2.教学重难点 显微镜、望远镜的工作原理，有效光阑、入射光瞳、出射光瞳的计算。 3.教学内容 第一节人眼 教学要点：了解人眼的结构，调节功能和人眼的视角分辨率。 第二节助视仪器的放大本领放大镜 教学要点：理解视觉放大本领的概念：掌握放大镜的工作原理。 第三节显微镜的放大本领 教学要点：了解显微镜的构造和显微镜工作特点：掌握显微镜的工作原理。 4
4 一、傍轴成像的焦点、焦面 教学要点：明确焦点、焦面所对应的共轭关系。 二、薄透镜成像公式 教学要点：明确不同成像公式的应用场合并理解其一致性。 三、熟练利用作图法成像 教学要点：掌握利用焦点、焦平面性质求任意入射光线对应的出射光线。 第七节 理想光学系统的基点和基面、共轴球面系统组合的理论 一、共轴理想光具组基点和基面 教学要点：理解基点、基面概念的引入。 二、共轴球面系统的成像规律 教学要点：掌握共轴球面系统基点基面的求解；掌握已知基点、基面作图法和公式法 求像。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论等等。 5.教学评价 课后相应习题、补充习题，课堂讨论如何检测虚像。 第二章 几何光学仪器 1.教学目标 理解视放大本领的物理含义；掌握放大镜、显微镜、望远镜的工作原理，具有利用光的 传播规律分析光学仪器工作原理的能力；了解光阑在光学仪器中的作用，学会确定已知系统 的有效光阑的方法并计算相应的入射光瞳、出射光瞳。 2.教学重难点 显微镜、望远镜的工作原理，有效光阑、入射光瞳、出射光瞳的计算。 3.教学内容 第一节 人眼 教学要点：了解人眼的结构，调节功能和人眼的视角分辨率。 第二节 助视仪器的放大本领 放大镜 教学要点：理解视觉放大本领的概念；掌握放大镜的工作原理。 第三节 显微镜的放大本领 教学要点：了解显微镜的构造和显微镜工作特点；掌握显微镜的工作原理
第四节望远镜的放大本领 教学要点：掌据望远镜的视放大工作原理：了解开普勒和伽利略两类望远镜的不同特 点理解激光扩束的基本原理以及两类望远系统作为扩束系统使用时的优缺点。 第五节光阑和光瞳 教学要点：理解光阑和光瞳的基本概念，掌握有效光阑、入射和出射光瞳的计算。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5教学评价 课后相应习题，补充习避，开放课题研究测距机的工作原理以及光路仿真。 第三章光的干涉 1.教学目标 理解光波的时空特性，分析光波的叠加性和相干性，重点掌握光的相干条件及其实现的 方法。能够分析各种分波面和分振幅的双光束干涉现象的规律。理解光的空间相干性和时间 相干性。了解多光束干涉光强分布的特点以及法布里-珀罗干涉仪的构造、原理和应用。引 导学生体会对波动》 建立有重要意义的经典相干实验中蕴含的研究思想和方法，培养 提出假想、构建模型、分析与综合以及实践求证等方面的能力。 2.教学重难点 光的相干条件：影响条纹可见度的因素：光的空间相干性和时间相干性：半波损失：分 波面和分振幅的双光束干涉现象的规律 3.教学内容 第一节光的电磁理论 教学要点：理解光是电磁波，了解光的频段和光的颜色。 第二节波的叠加和相干条件 教学要点：了解机械波的叠加原理：理解由波动方程决定的光波的独立性和叠加性： 掌握光波的相干条件和补充条件。 第三节干涉花样干涉条纹的可见度 教学要点：掌握位相差和光程差的概念：掌握干涉花样的形成的空间规律：理解时间 相干性和空间相干性对干涉条纹的影响。 第四节分波面双光束干涉 教学要点：理解分波面和分振幅干涉的区别：掌握杨氏双缝干涉、菲涅尔双面镜、洛 艾镜的干涉机理及干涉条纹的特点。 第五节光在两种介质分界面上的反射和折射 教学要点：了解菲涅耳公式：理解半波损失产生的原因
5 第四节 望远镜的放大本领 教学要点：掌握望远镜的视放大工作原理；了解开普勒和伽利略两类望远镜的不同特 点；理解激光扩束的基本原理以及两类望远系统作为扩束系统使用时的优缺点。 第五节 光阑和光瞳 教学要点：理解光阑和光瞳的基本概念，掌握有效光阑、入射和出射光瞳的计算。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，开放课题研究测距机的工作原理以及光路仿真。 第三章 光的干涉 1.教学目标 理解光波的时空特性，分析光波的叠加性和相干性，重点掌握光的相干条件及其实现的 方法。能够分析各种分波面和分振幅的双光束干涉现象的规律。理解光的空间相干性和时间 相干性。了解多光束干涉光强分布的特点以及法布里-珀罗干涉仪的构造、原理和应用。引 导学生体会对波动光学理论建立有重要意义的经典相干实验中蕴含的研究思想和方法，培养 提出假想、构建模型、分析与综合以及实践求证等方面的能力。 2.教学重难点 光的相干条件；影响条纹可见度的因素；光的空间相干性和时间相干性；半波损失；分 波面和分振幅的双光束干涉现象的规律。 3.教学内容 第一节 光的电磁理论 教学要点：理解光是电磁波，了解光的频段和光的颜色。 第二节 波的叠加和相干条件 教学要点：了解机械波的叠加原理；理解由波动方程决定的光波的独立性和叠加性； 掌握光波的相干条件和补充条件。 第三节 干涉花样 干涉条纹的可见度 教学要点：掌握位相差和光程差的概念；掌握干涉花样的形成的空间规律；理解时间 相干性和空间相干性对干涉条纹的影响。 第四节 分波面双光束干涉 教学要点：理解分波面和分振幅干涉的区别；掌握杨氏双缝干涉、菲涅尔双面镜、洛 艾镜的干涉机理及干涉条纹的特点。 第五节 光在两种介质分界面上的反射和折射 教学要点：了解菲涅耳公式；理解半波损失产生的原因
第六节分振幅薄膜干涉（一）一一等倾干涉条纹 教学要点：会判断半波损失和分析单色光等干涉的光程差：理解单色光等倾干涉的 条纹特点 第七节分振幅薄膜干涉（二）一一等厚干涉条纹 教学要点：会判断半波损失和分析单色光等厚干涉的的光程差：理解单色光等厚干涉 的条纹特点：了解薄膜色的形成。 第八节迈克耳逊干涉仪的基本原理 教学要点：掌握迈克耳逊干涉仪的仪器构造、光路走向、光程的补偿、光程的计算： 深入理解迈克耳逊干涉的条纹特点：了解迈克耳逊干涉的应用 第九节法布里-珀罗干涉仪多光束干涉 教学要点：会分析多光束干涉的光强：掌握法布里-珀罗干涉仪的干涉机理及条纹特 点：会分析影响条纹精细度的因素。 第十节干涉现象的若干应用牛顿环 教学要点：了解用干涉条纹来检验工件表面的平整度及测量膨胀仪的膨胀率的原理， 熟练掌握牛顿环的干涉机理、条纹特点】 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，开放课趣研究干涉测量星体大小 第四章光的衍射 1.教学目标 了解光的衍射现象：理解惠更斯-菲涅耳原理及其积分表达式的意义：掌握用半波带法 分析菲涅耳圆孔衍射现象：了解波带片的原理及应用：掌握夫琅和费单缝衍射的特征和它的 衍射光强公式：重点掌握光栅衍射的特征、衍射光强公式和光栅方程：理解影响光栅的分辨 本领的因素：了解品体对X射线的衍射：了解夫琅和费圆孔衍射光强，理解爱里斑角半径和 光学仪器成像分辨本领之间的关系。通过X射线发现的过程及其在品体结构测量中的应用 等一系列光学领域的重要突破，使学生充分认识科学家所具备的科学素养和科学精神的重要 作用，培养学生勇于探索、追求真理的科学精神 2.教学重难点 惠更斯-菲涅耳原理及其积分表达式的意义：夫琅和费单缝衍射的特征和它的衍射光强 公式：光栅衍射的特征、衍射光强公式和光橱方程，影响光橱的分辨本领的因素：光学仪器 成像分辨本领 3.教学内容 第一节光的衍射现象 6
6 第六节 分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉条纹 教学要点：会判断半波损失和分析单色光等倾干涉的光程差；理解单色光等倾干涉的 条纹特点。 第七节 分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉条纹 教学要点：会判断半波损失和分析单色光等厚干涉的的光程差；理解单色光等厚干涉 的条纹特点；了解薄膜色的形成。 第八节 迈克耳逊干涉仪的基本原理 教学要点：掌握迈克耳逊干涉仪的仪器构造、光路走向、光程的补偿、光程的计算； 深入理解迈克耳逊干涉的条纹特点；了解迈克耳逊干涉的应用 第九节 法布里-珀罗干涉仪 多光束干涉 教学要点：会分析多光束干涉的光强；掌握法布里-珀罗干涉仪的干涉机理及条纹特 点；会分析影响条纹精细度的因素。 第十节 干涉现象的若干应用 牛顿环 教学要点：了解用干涉条纹来检验工件表面的平整度及测量膨胀仪的膨胀率的原理， 熟练掌握牛顿环的干涉机理、条纹特点。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，开放课题研究干涉测量星体大小。 第四章 光的衍射 1.教学目标 了解光的衍射现象；理解惠更斯-菲涅耳原理及其积分表达式的意义；掌握用半波带法 分析菲涅耳圆孔衍射现象；了解波带片的原理及应用；掌握夫琅和费单缝衍射的特征和它的 衍射光强公式；重点掌握光栅衍射的特征、衍射光强公式和光栅方程；理解影响光栅的分辨 本领的因素；了解晶体对 X 射线的衍射；了解夫琅和费圆孔衍射光强，理解爱里斑角半径和 光学仪器成像分辨本领之间的关系。通过 X 射线发现的过程及其在晶体结构测量中的应用 等一系列光学领域的重要突破，使学生充分认识科学家所具备的科学素养和科学精神的重要 作用，培养学生勇于探索、追求真理的科学精神， 2.教学重难点 惠更斯-菲涅耳原理及其积分表达式的意义；夫琅和费单缝衍射的特征和它的衍射光强 公式；光栅衍射的特征、衍射光强公式和光栅方程，影响光栅的分辨本领的因素；光学仪器 成像分辨本领 3.教学内容 第一节 光的衍射现象
教学要点：掌握衍射的概念：了解常见的衍射现象和衍射现象发生的条件 第二节惠更斯-菲涅尔原理 教学要点：了解惠更斯原理的局限并理解惠更斯-菲涅尔原理：会区分菲涅尔和夫琅和 费衍射现象 第三节菲涅尔半波带 教学要点：与惠更斯-菲涅尔原理相结合用菲涅尔半波带法计算轴上观察点处的振幅： 学会利用菲涅尔半波带法判断考查点的明暗情况。 第四节菲涅尔圆孔和圆屏衍射，菲涅尔波带片 教学要点：掌握圆孔衍射和圆屏衍射中波带数、考察点振幅的求法及矢量图解法：理 解菲涅尔波带片的构成原理；了解菲涅尔波带法成像与透镜成像的联系与区别。 第五节夫琅和费单缝衍射 教学要点：了解夫琅和费单缝衍射装置和现象：掌握单缝衍射的强度计算和条纹特 点，并学会分析影响衍射条纹的因素；理解单缝衍射因子的特点。 第六节夫琅和费圆孔衍射 教学要点：了解夫琅和费圆孔衍射现象：掌握艾里斑角半径的公式：理解夫琅和费圆 孔衍射现象对成像分辨率的影响。 第七节夫琅和费双缝衍射 教学要点：掌握双缝衍射的强度计算和条纹特点，理解干涉和衍射的关系。 第八节平面衍射光栅 教学要点：掌握平面衍射光栅衍射强度公式和条纹特点：能够正确表示正入射、斜入 射的光栅方程：深入理解缺级现象及角色散、线色散、半角宽度等：了解闪耀光栅的形成 和闪耀光栅的优点。 第九节X射线衍射概述 教学要点：了解X射线衍射光斑的衍射机理：掌握布拉格公式。 第十节成像仪器的像分辨本领和分光仪器的色分辨本领 教学要点：掌握分辨本领的概念；理解瑞利判据：理解影响望远镜和显微镜的分辨本 领的因素；熟练掌握三棱镜和光栅的分辨本领及角色散、线色散，并灵活应用。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，翻转模式，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，开放课题讨论影响光学仪器成像分辨率的因素和提高成像 分辨率的途径、光栅光谱仪。 第五章光的偏振
7 教学要点：掌握衍射的概念；了解常见的衍射现象和衍射现象发生的条件 第二节 惠更斯-菲涅尔原理 教学要点：了解惠更斯原理的局限并理解惠更斯-菲涅尔原理；会区分菲涅尔和夫琅和 费衍射现象 第三节 菲涅尔半波带 教学要点：与惠更斯-菲涅尔原理相结合用菲涅尔半波带法计算轴上观察点处的振幅； 学会利用菲涅尔半波带法判断考查点的明暗情况。 第四节 菲涅尔圆孔和圆屏衍射，菲涅尔波带片 教学要点：掌握圆孔衍射和圆屏衍射中波带数、考察点振幅的求法及矢量图解法；理 解菲涅尔波带片的构成原理；了解菲涅尔波带法成像与透镜成像的联系与区别。 第五节 夫琅和费单缝衍射 教学要点：了解夫琅和费单缝衍射装置和现象；掌握单缝衍射的强度计算和条纹特 点，并学会分析影响衍射条纹的因素；理解单缝衍射因子的特点。 第六节 夫琅和费圆孔衍射 教学要点：了解夫琅和费圆孔衍射现象；掌握艾里斑角半径的公式；理解夫琅和费圆 孔衍射现象对成像分辨率的影响。 第七节 夫琅和费双缝衍射 教学要点：掌握双缝衍射的强度计算和条纹特点，理解干涉和衍射的关系。 第八节 平面衍射光栅 教学要点：掌握平面衍射光栅衍射强度公式和条纹特点；能够正确表示正入射、斜入 射的光栅方程；深入理解缺级现象及角色散、线色散、半角宽度等；了解闪耀光栅的形成 和闪耀光栅的优点。 第九节 X 射线衍射概述 教学要点：了解 X 射线衍射光斑的衍射机理；掌握布拉格公式。 第十节 成像仪器的像分辨本领和分光仪器的色分辨本领 教学要点：掌握分辨本领的概念；理解瑞利判据；理解影响望远镜和显微镜的分辨本 领的因素；熟练掌握三棱镜和光栅的分辨本领及角色散、线色散，并灵活应用。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，翻转模式，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，开放课题讨论影响光学仪器成像分辨率的因素和提高成像 分辨率的途径、光栅光谱仪。 第五章 光的偏振
1.教学目标 向：理解1/4、1/2波片的作用：掌握产生平面偏振光、圆偏振以及椭圆偏振光的方法以及 检验各种偏振光的方法：掌握平面偏振光干涉的条件和规律，了解显色偏振。 2.教学重难点 单轴晶体的双折射现象和特点，运用惠更斯作图法确定光在单轴晶体内的传播方向：1/A 1/2波片的作用：产生平面偏振光、圆偏振以及椭圆偏振光的方法以及检验各种偏振光的方 法：平面偏振光干涉。 3.教学内容 第一节偏振光和自然光偏振度 教学要点：了解光的偏振态：掌握线偏振光的振动状态及偏振度公式。 第二节由反射和折射获得偏振光布儒斯特定律 教学要点：了解反射和折射光的偏振特性，掌握布儒斯特定律并了解其在激光谐振腔 的应用。 第三节单轴晶体的双折射 教学要点：理解双折射现象：掌握非常光和寻常光的光强公式及矢量分解图。 第四节用波面的概念解释双折射现象 教学要点：了解单轴晶体介电常数的特性：理解单轴晶体种非常光和寻常光的波面 掌握用非常光和寻常光的波面作图求非常光和寻常光的传播方向的方法。 第五节偏振棱镜和偏振片马吕斯定律 教学要点：掌握马吕斯定律：理解尼科尔棱镜、沃拉斯顿棱镜和偏振片的构成机理。 第六节椭圆偏振光和圆偏振光波片 教学要点：理解半波片和1/4波片的作用：掌握椭圆偏振光和圆偏振光的振动态的描 述及产生方法。 第七节偏振光的分析和检验 教学要点：掌握利用偏根片和波片等基本元件检验偏振光的方法 第八节平行的线偏振光的干涉 教学要点：掌握偏振光干涉的条件和规律，了解显色偏振。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价
8 1.教学目标 了解偏振光和自然光的区别和联系，偏振光的分类；掌握布儒斯特定律和马吕斯定律； 了解单轴晶体的双折射现象和特点，能够运用惠更斯作图法确定光在单轴晶体内的传播方 向；理解 1/4、1/2 波片的作用；掌握产生平面偏振光、圆偏振以及椭圆偏振光的方法以及 检验各种偏振光的方法；掌握平面偏振光干涉的条件和规律，了解显色偏振。 2.教学重难点 单轴晶体的双折射现象和特点，运用惠更斯作图法确定光在单轴晶体内的传播方向；1/4、 1/2 波片的作用；产生平面偏振光、圆偏振以及椭圆偏振光的方法以及检验各种偏振光的方 法；平面偏振光干涉。 3.教学内容 第一节 偏振光和自然光 偏振度 教学要点：了解光的偏振态；掌握线偏振光的振动状态及偏振度公式。 第二节 由反射和折射获得偏振光 布儒斯特定律 教学要点：了解反射和折射光的偏振特性，掌握布儒斯特定律并了解其在激光谐振腔 的应用。 第三节 单轴晶体的双折射 教学要点：理解双折射现象；掌握非常光和寻常光的光强公式及矢量分解图。 第四节 用波面的概念解释双折射现象 教学要点：了解单轴晶体介电常数的特性；理解单轴晶体种非常光和寻常光的波面； 掌握用非常光和寻常光的波面作图求非常光和寻常光的传播方向的方法。 第五节 偏振棱镜和偏振片 马吕斯定律 教学要点：掌握马吕斯定律；理解尼科尔棱镜、沃拉斯顿棱镜和偏振片的构成机理。 第六节 椭圆偏振光和圆偏振光 波片 教学要点：理解半波片和 1/4 波片的作用；掌握椭圆偏振光和圆偏振光的振动态的描 述及产生方法。 第七节 偏振光的分析和检验 教学要点：掌握利用偏振片和波片等基本元件检验偏振光的方法 第八节 平行的线偏振光的干涉 教学要点：掌握偏振光干涉的条件和规律，了解显色偏振。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价
课后相应习题，补充习题，开放课题讨论偏振式眼镜(3D显示技术)。 第六章光的吸收、散射和色散 1.教学目标 理解光与物质相互作用：了解光的吸收、散射和色散现象及其基本规律：理解相速度和 群速度的概念。 2.教学重难点 光的吸收、散射及其基本规律：相速度和群速度的概念。 3.教学内容 第一节吸收定律 教学要点：了解光的吸收概念：理解一般吸收和选择吸收：掌握朗伯定律。 第二节瑞利散射 教学要点：了解光的散射含义：掌握瑞利散射定律。 第三节正常色散和反常色散 教学要点：理解正常色散和反常色散：了解柯西色散公式。 第四节光的相速度和群速度 教学要点：了解测定光速的发展史：理解相速度和群速度的概念。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习趣。 第七章光的量子性 1.教学目标 理解光与物质相互作用，为进一步探讨微观世界和宏观世界的联系与规律打下基础。掌 握黑体辐射的经典定律，理解普朗克提出的量子理论：了解光电效应的实验规律，深入理解 其量子解释并掌握光子的动量、能量公式。了解康普顿效应的实验结论，理解其量子解释。 理解德布罗意波假设，深刻认识光的波粒二象性。体会人类从光具有波动性到光的量子性以 及具有波粒二象性的认识过程，加强综合分析、推理类比等科学思维方法的训练，提高物理 认知能力。 2.教学重难点 黑体的概念、辐射的经典定律及普朗克辐射公式：光电效应、康普顿效应：光的波粒 二象性，光子的动量、能量。 3.教学内容
9 课后相应习题，补充习题，开放课题讨论偏振式眼镜（3D 显示技术）。 第六章 光的吸收、散射和色散 1.教学目标 理解光与物质相互作用：了解光的吸收、散射和色散现象及其基本规律；理解相速度和 群速度的概念。 2.教学重难点 光的吸收、散射及其基本规律；相速度和群速度的概念。 3.教学内容 第一节 吸收定律 教学要点：了解光的吸收概念；理解一般吸收和选择吸收；掌握朗伯定律。 第二节 瑞利散射 教学要点：了解光的散射含义；掌握瑞利散射定律。 第三节 正常色散和反常色散 教学要点：理解正常色散和反常色散；了解柯西色散公式。 第四节 光的相速度和群速度 教学要点：了解测定光速的发展史；理解相速度和群速度的概念。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题。 第七章 光的量子性 1.教学目标 理解光与物质相互作用，为进一步探讨微观世界和宏观世界的联系与规律打下基础。掌 握黑体辐射的经典定律，理解普朗克提出的量子理论；了解光电效应的实验规律，深入理解 其量子解释并掌握光子的动量、能量公式。了解康普顿效应的实验结论，理解其量子解释。 理解德布罗意波假设，深刻认识光的波粒二象性。体会人类从光具有波动性到光的量子性以 及具有波粒二象性的认识过程，加强综合分析、推理类比等科学思维方法的训练，提高物理 认知能力。 2.教学重难点 黑体的概念、辐射的经典定律及普朗克辐射公式；光电效应、康普顿效应；光的波粒 二象性，光子的动量、能量。 3.教学内容
第一节单色辐出比和吸收比基尔霍夫定律 教学要点：了解辐射基本概念，区分热辐射和发光：掌握基尔霍夫定律 第二节维恩公式和瑞利-金斯公式 教学要点：理解黑体的概念：掌握黑体辐射的经典定律 第三节普朗克量子理论能量子假说 教学要点：掌握能量子假说及其解释 第四节光电效应光子 教学要点：了解光电效应的实验规律：深入理解其量子解释，掌握光子的动量、能量 公式：了解密立根实验。 第五节康普顿效应 教学要点：了解康普顿效应的实验结论，理解其量子解释。 第六节波粒二象性 教学要点：了解戴维孙-革末实验，理解德布罗意波假设，深刻认识光的波粒二象性。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题， 四、学时分配 表2：各章节的具体内容和学时分配表 章节 章节内容 学时分配 第一章 几何光学的基木原理 12学时 第二章 几何光学仪器 3学时 第三章 光的干涉 12学时 第四章 光的衍射 6学时 第五章 光的偏振 13学时 第六章 光的吸收、散射和色散 2学时 10
10 第一节 单色辐出比和吸收比 基尔霍夫定律 教学要点：了解辐射基本概念，区分热辐射和发光；掌握基尔霍夫定律。 第二节 维恩公式和瑞利-金斯公式 教学要点：理解黑体的概念；掌握黑体辐射的经典定律 第三节 普朗克量子理论 能量子假说 教学要点：掌握能量子假说及其解释 第四节 光电效应 光子 教学要点：了解光电效应的实验规律；深入理解其量子解释，掌握光子的动量、能量 公式；了解密立根实验。 第五节 康普顿效应 教学要点：了解康普顿效应的实验结论，理解其量子解释。 第六节 波粒二象性 教学要点：了解戴维孙-革末实验，理解德布罗意波假设，深刻认识光的波粒二象性。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题。 四、学时分配 表 2：各章节的具体内容和学时分配表 章节 章节内容 学时分配 第一章 几何光学的基本原理 12 学时 第二章 几何光学仪器 3 学时 第三章 光的干涉 12 学时 第四章 光的衍射 6 学时 第五章 光的偏振 13 学时 第六章 光的吸收、散射和色散 2 学时