“物理学”一级学科硕士学位研究生课程教学大纲(2022版）1
1 “物理学”一级学科硕士学位研究生 课程教学大纲 （2022 版）
目录一、物理学一级学科硕十学位研究生专业课设置2二、课程教学大纲4《非线性光学》教学大纲.:4《高等光学》教学大纲..8《群论》教学大纲.12《专业英语》教学大纲..16《高等量子力学》教学大纲.19..23《固体理论》教学大纲《粒子物理基础》教学大纲.27《激光理论》教学大纲....30《半导体器件物理与工艺》教学大纲.35《光电检测原理》教学大纲.40《计算物理》教学大纲.....42.45《量子规范场论》教学大纲《量子场论》教学大纲..48《纳米材料与技术》教学大纲50《量子光学》教学大纲...52《核与粒子物理实验探测与分析》教学大纲.55《新型功能材料与表征》教学大纲..61..64《能源材料与器件》教学大纲.67《波导理论与器件》教学大纲《凝聚态物理学导论》教学大纲..71《自旋电子学导论》教学大纲74《粒子物理前沿专题》教学大纲，..78《群论在粒子物理中的应用》教学大纲.80《现代物理实验》教学大纲.82《等离子体基础理论》教学大纲...84等离子体物理学导论（第三版）.86《原子分子光谱学》教学大纲.88《工程伦理》教学大纲912
2 目 录 一、物理学一级学科硕士学位研究生专业课设置.3 二、课程教学大纲. 4 《非线性光学》教学大纲. 4 《高等光学》教学大纲. 8 《群论》教学大纲. 12 《专业英语》教学大纲. 16 《高等量子力学》教学大纲. 19 《固体理论》教学大纲. 23 《粒子物理基础》教学大纲. 27 《激光理论》教学大纲. 30 《半导体器件物理与工艺》教学大纲. 35 《光电检测原理》教学大纲. 40 《计算物理》教学大纲. 42 《量子规范场论》教学大纲. 45 《量子场论》教学大纲. 48 《纳米材料与技术》教学大纲. 50 《量子光学》教学大纲. 52 《核与粒子物理实验探测与分析》教学大纲.55 《新型功能材料与表征》教学大纲. 61 《能源材料与器件》教学大纲. 64 《波导理论与器件》教学大纲. 67 《凝聚态物理学导论》教学大纲. 71 《自旋电子学导论》教学大纲. 74 《粒子物理前沿专题》教学大纲. 78 《群论在粒子物理中的应用》教学大纲. 80 《现代物理实验》教学大纲. 82 《等离子体基础理论》教学大纲. 84 等离子体物理学导论（第三版）. 86 《原子分子光谱学》教学大纲. 88 《工程伦理》教学大纲. 91
物理学一级学科硕士学位研究生专业课设置一学时开课学期课程性质课程编号课程名称学分学位课483.0春SS031003非线性光学学位课48秋3.0SS031004高等光学学位课483.0秋群论SS031005学位课秋483.0高等量子力学SS031012学位课春483.0固体理论SS031013学位课483.0春激光理论SS031015学位课春483.0SS031016半导体器件物理与工艺322.0春学位课专业英语SS031017学位课春483.0粒子物理基础SS031018非学位课322.0秋SS033011光电检测原理非学位课322.0春计算物理SS033016非学位课春322.0SS033058量子规范场论非学位课秋322.0SS033063量子场论非学位课322.0秋SS033065纳米材料与技术非学位课春322.0量子光学SS033066非学位课32春2.0SS033070新型功能材料与表征非学位课32秋2.0SS033072能源材料与器件非学位课秋322.0SS033073波导理论与器件非学位课春322.0超快光学SS033075非学位课春322.0SS033079自旋电子学导论非学位课322.0春SS033081粒子物理前沿专题非学位课春161.0SS033085群论在粒子物理中的应用非学位课322.0秋凝聚态物理学导论SS033086非学位课春322.0SS033087核与粒子物理实验探测与分析非学位课秋322.0现代物理实验SS033088非学位课32秋2.0等离子体基础理论SS033089非学位课322.0春SS033090原子分子光谱学非学位课161.0春工程伦理SS0330913
3 一、物理学一级学科硕士学位研究生专业课设置 课程编号 课程名称 学时 学分 开课学期 课程性质 SS031003 非线性光学 48 3.0 春 学位课 SS031004 高等光学 48 3.0 秋 学位课 SS031005 群论 48 3.0 秋 学位课 SS031012 高等量子力学 48 3.0 秋 学位课 SS031013 固体理论 48 3.0 春 学位课 SS031015 激光理论 48 3.0 春 学位课 SS031016 半导体器件物理与工艺 48 3.0 春 学位课 SS031017 专业英语 32 2.0 春 学位课 SS031018 粒子物理基础 48 3.0 春 学位课 SS033011 光电检测原理 32 2.0 秋 非学位课 SS033016 计算物理 32 2.0 春 非学位课 SS033058 量子规范场论 32 2.0 春 非学位课 SS033063 量子场论 32 2.0 秋 非学位课 SS033065 纳米材料与技术 32 2.0 秋 非学位课 SS033066 量子光学 32 2.0 春 非学位课 SS033070 新型功能材料与表征 32 2.0 春 非学位课 SS033072 能源材料与器件 32 2.0 秋 非学位课 SS033073 波导理论与器件 32 2.0 秋 非学位课 SS033075 超快光学 32 2.0 春 非学位课 SS033079 自旋电子学导论 32 2.0 春 非学位课 SS033081 粒子物理前沿专题 32 2.0 春 非学位课 SS033085 群论在粒子物理中的应用 16 1.0 春 非学位课 SS033086 凝聚态物理学导论 32 2.0 秋 非学位课 SS033087 核与粒子物理实验探测与分析 32 2.0 春 非学位课 SS033088 现代物理实验 32 2.0 秋 非学位课 SS033089 等离子体基础理论 32 2.0 秋 非学位课 SS033090 原子分子光谱学 32 2.0 春 非学位课 SS033091 工程伦理 16 1.0 春 非学位课
二、课程教学大纲《非线性光学》教学大纲课程名称非线性光学课程代码SS031003课程英文名称Nonlinear Optics物理科学与学时3学分48春开课学期开课单位技术学院%口开卷考试平时成绩占比：30课程类型学位课考核方式√闭卷考试期中成绩占比：20%口考查_50期末考试占比：%教学目的与要求本课程是光学专业的专业课，属于提高课程，对于掌握现代学领域新技术和新方法是非常重要的课程之一。通过该课程的学习，掌握非线性光学领域的基础理论和若干重要研究方向及其进展。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段了解课程定位，了解课程内容对价值引领相关科学技术的实际价值和应用前景1.非线性光学的意义2.非线性光学的发展及发展线下线上结合，教趋势知识传授绪论14师主讲+3.非线性光学的应用主题讨论4.非线性光学的前备知识掌握课程意义、发展和前沿，了能力培养解应用，掌握前备知识回顾相关理论知识，为课程主体价值引领内容打下基础1、非线性光学极化率、介质对线下教师非线性极化的宏26主讲观描述光场的非线性响应知识传授2、非线性极化的一般表示方法3、非线性极化率的经典理论4
4 二、课程教学大纲 《非线性光学》教学大纲 课程名称 非线性光学 课程代码 SS031003 课程英文名称 Nonlinear Optics 学时 3 学分 48 开课学期 春 开课单位 物 理 科 学 与 技术学院 课程类型 学位课 考核方式 □开卷考试 √闭卷考试 □考查 平时成绩占比： 30 % 期中成绩占比： 20 % 期末考试占比： 50 % 教学目的与要求 本课程是光学专业的专业课，属于提高课程，对于掌握现代学领域新技术和新方法是非常重 要的课程之一。通过该课程的学习，掌握非线性光学领域的基础理论和若干重要研究方向及其进 展。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 1 绪论 价值引领 了解课程定位，了解课程内容对 相关科学技术的实际价值和应 用前景 4 线下线上 结合，教 师 主 讲 + 主题讨论 知识传授 1.非线性光学的意义 2.非线性光学的发展及发展 趋势 3.非线性光学的应用 4.非线性光学的前备知识 能力培养 掌握课程意义、发展和前沿，了 解应用，掌握前备知识 2 非线性极化的宏 观描述 价值引领 回顾相关理论知识，为课程主体 内容打下基础 6 线下教师 主讲 知识传授 1、 非线性光学极化率、介质对 光场的非线性响应 2、非线性极化的一般表示方法 3、非线性极化率的经典理论
掌握非线性极化率与响应等概念，掌握非线性极化的一般表示能力培养方法，理解非线性极化率的经典表示简介量子理论在非线性光学中价值引领的应用非线性极化率的线下教师1、量子力学的微扰理论34知识传授主讲微观理论2、密度矩阵理论能力培养了解密度矩阵理论课程重点内容，引导学生切实掌价值引领握倍频相位匹配的方法和技术，为非线性光学的应用打下基础1、耦合波方程2、光学二次谐波的产生线下线上3、相位匹配技术结合，教二阶非线性效应4、有效倍频系数和最佳相位匹知识传授师主讲、之一：耦合波方配104主题讨程和光学二次谐5、聚焦高斯光束的光倍频论、翻转波的产生课堂等方6、二阶非线性光学混频式掌握耦合波方程的推导和数学形式，理解二次谐波产生原理，能力培养重点掌握相位匹配技术，掌握有效倍频系数，线下线上课程重点内容，引导学生切实掌结合，教握和频、差频相位匹配的方法和价值引领师主讲、技术，为非线性光学的应用打下主题讨基础论、翻转1、光学和频与频率上转换课堂等方二阶非线性效应2、光学差频与光学参量放大式50之二：光学混频83、光学参量产生和光学参量振知识传授和光学参量振荡荡4、光学参量振荡器的输出特性掌握和频、差频的原理和相位匹能力培养配方法5
5 能力培养 掌握非线性极化率与响应等概 念，掌握非线性极化的一般表示 方法，理解非线性极化率的经典 表示 3 非线性极化率的 微观理论 价值引领 简介量子理论在非线性光学中 的应用 4 线下教师 知识传授 主讲 1、量子力学的微扰理论 2、密度矩阵理论 能力培养 了解密度矩阵理论 4 二阶非线性效应 之一：耦合波方 程和光学二次谐 波的产生 价值引领 课程重点内容，引导学生切实掌 握倍频相位匹配的方法和技术， 为非线性光学的应用打下基础 10 线下线上 结合，教 师主讲、 主 题 讨 论、翻转 课堂等方 式 知识传授 1、 耦合波方程 2、 光学二次谐波的产生 3、 相位匹配技术 4、 有效倍频系数和最佳相位匹 配 5、 聚焦高斯光束的光倍频 6、 二阶非线性光学混频 能力培养 掌握耦合波方程的推导和数学 形式，理解二次谐波产生原理， 重点掌握相位匹配技术，掌握有 效倍频系数， 5 二阶非线性效应 之二：光学混频 和光学参量振荡 价值引领 课程重点内容，引导学生切实掌 握和频、差频相位匹配的方法和 技术，为非线性光学的应用打下 基础 8 线下线上 结合，教 师主讲、 主 题 讨 论、翻转 课堂等方 式 知识传授 1、光学和频与频率上转换 2、光学差频与光学参量放大 3、光学参量产生和光学参量振 荡 4、光学参量振荡器的输出特性 能力培养 掌握和频、差频的原理和相位匹 配方法
线下线上结合，教课程重点内容，引导学生掌握三价值引领阶非线性效应的应用和危害师主讲、主题讨论、翻转1、四波相互作用的耦合波方程三阶非线性光学课堂等方和相位匹配技术效应之一：三倍式2、三倍频效应86频效应、光克尔知识传授效应、自聚焦、3、光克尔效应、自聚焦双光子吸收4、双光子吸收理解耦合波方程组，掌握相位匹配技术，理解三倍频效应、光克能力培养尔效应、自聚焦、双光子吸收等的原理，了解应用三阶非线性光学线下线上7课程重点内容，引导学生掌握三4价值引领效应之二：四波阶非线性效应的应用和危害结合，教混频与光学相位师主讲、1、光学相位共轭与光学混频共共轭主题讨轭论、翻转2、四波混频、简并四波混频知识传授课堂等方3、近简并四波混频、共振简并式四波混频的相位共轭掌握四波混频与光学相位共轭能力培养的理论和分析方法，了解应用8三阶非线性光学线下线上课程重点内容，引导学生掌握三4价值引领效应之三：受激阶非线性效应的应用和危害结合，教光散射师主讲、1、Raman散射主题讨知识传授2、受激布里渊散射论、翻转课堂等方掌握两种散射的原理，了解应用能力培养式知识传授能力培养先修课程31激光原理电动力学光学42量子力学教材序出版是否自编主编教材名称出版社ISBN编号时间号教材6
6 6 三阶非线性光学 效应之一：三倍 频效应、光克尔 效应、自聚焦、 双光子吸收 价值引领 课程重点内容，引导学生掌握三 阶非线性效应的应用和危害 8 线下线上 结合，教 师主讲、 主 题 讨 论、翻转 课堂等方 式 知识传授 1、四波相互作用的耦合波方程 和相位匹配技术 2、三倍频效应 3、 光克尔效应、自聚焦 4、 双光子吸收 能力培养 理解耦合波方程组，掌握相位匹 配技术，理解三倍频效应、光克 尔效应、自聚焦、双光子吸收等 的原理，了解应用 7 三阶非线性光学 效应之二：四波 混频与光学相位 共轭 价值引领 课程重点内容，引导学生掌握三 阶非线性效应的应用和危害 4 线下线上 结合，教 师主讲、 主 题 讨 论、翻转 课堂等方 式 知识传授 1、光学相位共轭与光学混频共 轭 2、四波混频、简并四波混频 3、近简并四波混频、共振简并 四波混频的相位共轭 能力培养 掌握四波混频与光学相位共轭 的理论和分析方法，了解应用 8 三阶非线性光学 效应之三：受激 光散射 价值引领 课程重点内容，引导学生掌握三 阶非线性效应的应用和危害 4 线下线上 结合，教 师主讲、 主 题 讨 论、翻转 课堂等方 式 知识传授 1、Raman 散射 2、受激布里渊散射 能力培养 掌握两种散射的原理，了解应用 知识传授 能力培养 先修课程 1 激光原理 3 电动力学 2 光学 4 量子力学 教材 序 号 教材名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否自编 教材
李淳非线性光学原理和应用上海交通大学出9787313124飞、王否2015版社067之江2参考资料 (推荐书目)序是否自编出版主编书目名称出版社ISBN编号号时间书目西安电子科技大9787560627否非线性光学石顺祥2012793学出版社2参考资料（推荐文献）序卷期作者页码文献名称期刊名称号号“High-efficiency frequency upconversion ofPhys.123(52-551.5μm laser based on a doubly resonantT. Wei, X. Qiu, andAppl,B2) (2017)Z.Gangexternal ring cavity with a low finesse forsignal field"36474-36Experimental and dynamical study of a dualJing Wang,Jinbo27 (2Optics486(20192Pang,HaikunQ-switchedintracavityOPObasedon 5)Expressfew-layer MoSe2SAZhang,Wei Xia参考资料（推荐网站）序专题名称网站网址号第一届全国非线性光学技术及应用学术http://www.csist.org.cn/1会议2大纲撰写人（签字）：王静（光电）培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：7
7 1 非线性光学原理和应用 李 淳 飞、王 之江 上海交通大学出 版社 9787313124 067 2015 否 2 参考资料（推荐书目） 序 号 书目名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否自编 书目 1 非线性光学 石顺祥 西安电子科技大 学出版社 9787560627 793 2012 否 2 参考资料（推荐文献） 序 号 文献名称 作者 期刊名称 卷期 号 页码 1 “High-efficiency frequency upconversion of 1.5 μm laser based on a doubly resonant external ring cavity with a low finesse for signal field” T. Wei, X. Qiu, and Z. Gang Appl. Phys. B 123( 2) 52-55 (2017) 2 Experimental and dynamical study of a dual Q-switched intracavity OPO based on few-layer MoSe2 SA Jing Wang, Jinbo Pang, Haikun Zhang, Wei Xia Optics Express 27(2 5) 36474-36 486(2019 ) 参考资料（推荐网站） 序 号 专题名称 网站网址 1 第一届全国非线性光学技术及应用学术 会议 http://www.csist.org.cn/ 2 大纲撰写人（签字）：王静（光电） 培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：
《高等光学》教学大纲课程名称高等光学课程代码SS031004课程英文名称AdvancedOptics物理科学与学时48学分3开课学期秋开课单位技术学院开卷考试平时成绩占比：30%学位课√闭卷考试课程类型考核方式期中成绩占比：20%口考查期末考试占比：50%教学目的与要求本课程是光学专业研究生的专业学位课，是普通物理光学课程的延续和提高课程。内容涵盖光波传播、光波的辐射和散射、光波干涉、光波偏振和光强涨落规律，以及相关的光学仪器的工作原理，是学习和掌握从事光学、光电子学和凝聚态光学性质研究所需的光学知识和方法的重要课程。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段了解课程定位，了解课程内容对价值引领相关科学技术的实际价值和应用前景1.课程意义教师主讲2.课程应用知识传授绪论12+主题讨3.高等光学的理论分析方法论掌握课程意义、发展和前沿，了能力培养解应用，掌握前备知识回顾电磁理论，为课程主体内容价值引领打下基础教师主讲1、波动描述2波动描述+主题讨62、简谐波论知识传授3、空间频率4、群速度8
8 《高等光学》教学大纲 课程名称 高等光学 课程代码 SS031004 课程英文名称 Advanced Optics 学时 48 学分 3 开课学期 秋 开课单位 物 理 科 学 与 技术学院 课程类型 学位课 考核方式 □开卷考试 √闭卷考试 □考查 平时成绩占比： 30 % 期中成绩占比： 20 % 期末考试占比： 50 % 教学目的与要求 本课程是光学专业研究生的专业学位课，是普通物理光学课程的延续和提高课程。内容涵盖 光波传播、光波的辐射和散射、光波干涉、光波偏振和光强涨落规律，以及相关的光学仪器的工 作原理，是学习和掌握从事光学、光电子学和凝聚态光学性质研究所需的光学知识和方法的重要 课程。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 1 绪论 价值引领 了解课程定位，了解课程内容对 相关科学技术的实际价值和应 用前景 2 教师主讲 + 主 题 讨 论 知识传授 1.课程意义 2.课程应用 3.高等光学的理论分析方法 能力培养 掌握课程意义、发展和前沿，了 解应用，掌握前备知识 2 波动描述 价值引领 回顾电磁理论，为课程主体内容 打下基础 6 教师主讲 + 主 题 讨 知识传授 论 1、 波动描述 2、 简谐波 3、 空间频率 4、 群速度
掌握波动方程的导出，掌握光线能力培养的微分方程，理解标量波近似下的波动方程价值引领理解光偏振技术1、电磁波2、光在无吸收介质中的反射与教师主讲知识传授光的电磁理论与透射34+主题讨光的偏振3、光的偏振性论能力培养掌握光的偏振特性在本科内容的基础上，深入分析价值引领反射、折射这一常见的光学现象1、光在不同介质表面的传播教师主2、菲涅耳公式知识传授讲、主题3、全反射表面光学8讨论、翻44、薄膜的反射与透射转课堂等方式掌握光波在各种界面上的反射能力培养和透射规律教师主讲、主题光波导理论是光纤通信技术基LO:导波光学价值引领讨论、翻础，本章内容具有实际意义转课堂等9
9 能力培养 掌握波动方程的导出，掌握光线 的微分方程，理解标量波近似下 的波动方程 3 光的电磁理论与 光的偏振 价值引领 理解光偏振技术 4 教师主讲 + 主 题 讨 论 知识传授 1、电磁波 2、 光在无吸收介质中的反射与 透射 3、光的偏振性 能力培养 掌握光的偏振特性 4 表面光学 价值引领 在本科内容的基础上，深入分析 反射、折射这一常见的光学现象 8 教 师 主 讲、主题 讨论、翻 转课堂等 方式 知识传授 1、 光在不同介质表面的传播 2、 菲涅耳公式 3、 全反射 4、 薄膜的反射与透射 能力培养 掌握光波在各种界面上的反射 和透射规律 5 导波光学 价值引领 光波导理论是光纤通信技术基 础，本章内容具有实际意义 8 教 师 主 讲、主题 讨论、翻 转课堂等 方式
1、波导内的光传播知识传授2、平面波导3、光纤波导理解导波模式、限制因子等概念，掌握表面等离子体波的存在能力培养条件和光场分布特点，理解横向电磁波的几种模式教师主本章内容是光学与材料学的交讲、主题价值引领叉学科讨论、翻转课堂等方式1、晶体双折射晶体光学68知识传授2、晶体中的电磁波线性电光效应3、掌握晶体中的单色平面波特征，能力培养理解双折射现象，了解双轴晶体和旋光晶体的微观机制7光的干涉与衍射干涉与衍射是生产生活中的常教师主6讲、主题价值引领见实验现象，本章内容从理论上分析干涉衍射现象的规律讨论、翻转课堂等1、光的干涉知识传授方式2、光的衍射掌握干涉和两种衍射的原理，掌能力培养握透镜成像的标量波分析，掌握有透镜时的衍射场特征8教师主系统衍射成像和6信息光学的基础价值引领讲、主题空间滤波1、衍射成像与传递函数讨论、翻知识传授2、空间滤波转课堂等3、应用方式会用传递函数分析系统变换作能力培养用，掌握空间滤波技术，了解应知识传授用能力培养10
10 知识传授 1、 波导内的光传播 2、 平面波导 3、 光纤波导 能力培养 理解导波模式、限制因子等概 念，掌握表面等离子体波的存在 条件和光场分布特点，理解横向 电磁波的几种模式 6 晶体光学 价值引领 本章内容是光学与材料学的交 叉学科 8 教 师 主 讲、主题 讨论、翻 转课堂等 方式 知识传授 1、晶体双折射 2、 晶体中的电磁波 3、 线性电光效应 能力培养 掌握晶体中的单色平面波特征， 理解双折射现象，了解双轴晶体 和旋光晶体的微观机制 7 光的干涉与衍射 价值引领 干涉与衍射是生产生活中的常 见实验现象，本章内容从理论上 分析干涉衍射现象的规律 6 教 师 主 讲、主题 讨论、翻 转课堂等 知识传授 方式 1、光的干涉 2、光的衍射 能力培养 掌握干涉和两种衍射的原理，掌 握透镜成像的标量波分析，掌握 有透镜时的衍射场特征 8 系统衍射成像和 空间滤波 价值引领 信息光学的基础 6 教 师 主 讲、主题 讨论、翻 转课堂等 方式 知识传授 1、衍射成像与传递函数 2、空间滤波 3、应用 能力培养 知识传授 能力培养 会用传递函数分析系统变换作 用，掌握空间滤波技术，了解应 用