《光学》课程考试大纲

第 1 页/ 共 6 页 《现代光学导论》课程教学大纲

课程名称：现代光学导论

课程类别：专业选修课

适用专业：物理学

考核方式：

考查

总学时、学分：

32学时 2

学分 其中实验学时： 0 学时

一、 课程性质、教学目标

《现代光学导论》是依据四年制本科物理学专业培养目标而开设的专业选修课。

通过本课程的学习使学生系统学习从经典波动光学到现代变换光学的基本概念和规律、典型现象和重要应用，以及诸多方面的新进展。培养学生理论联系实际，结合近代光学发展前沿，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。

其具体的课程教学目标为：

课程教学目标1：在经典光学基础上，利用线性系统理论和傅里叶分析方法分析光学问题；从光的物理本质电磁波出发，系统学习现代光学的基础理论,介绍光学信息处理技术的原理以及最新技术进展。

课程教学目标2：理解傅里叶变换所包含的光学变换的概念、思想基础和数理能力，使学生在以后的工作或者科学研究中遇到其他种第 2 页/ 共 6 页 类的变换比如分数傅里叶变换和小波变换等，也能较快地掌握，同时也可让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。

课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系

教学目标 毕业要求

1 2 3 4 5 6 7 8 9

教学目标1 L H M L M M

教学目标2 L H M M

注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求

的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。

二、课程教学要求

学生应预修普通物理、高等数学 、光学等课程。

三、先修课程

普通物理、高等数学 、光学

四、课程教学重、难点

871光学工程综合考试大纲（2020版）

1、应用光学的基本定律与概念

主要内容：掌握应用光学的基本定律，成像的基本概念和完善成像条件，光路计算

与近轴光学系统，球面光学成像系统；掌握各种辐射量和光学量的定义；

光路的像差理论的基本概念。

基本要求：重点是应用光学的四个基本定律，近轴光线的光路计算及球面光学成像

系统的物象位置关系，各种辐射量和光学量的定义，实际光学系统各种

像差的轴上点球差，正弦差和慧差，像散和场曲，畸变，色差等基本概

念。

2、理想光学系统

主要内容：掌握理想光学系统与共线成像理论，理想光学系统的基点与基面，理想

光学系统的物像关系，理想光学系统的放大率，理想光学系统的组合，

透镜。

基本要求：重点是实际光学系统的基点位置和焦距计算，各类透镜的光学性质，图

解法求像、解析法求像，理想光学系统的组合及放大率。

3、 平面与平面系统

主要内容：掌握平面镜成像、平行平板、反射棱镜、折射棱镜与光楔。了解光学材

料的光学特性。

基本要求：重点是平面镜、平行平板、反射棱镜、折射棱镜与光楔的成像特性。

4、 光学系统的光束限制

主要内容：掌握照相系统和光阑，望远镜系统中成像系统的光束的选择，显微镜系

统中的光束限制与分析。

基本要求：重点是与成像光束位置和大小相关的术语概念，以及照相系统、望远镜

系统、显微镜系统中的光束限制与分析。

5、 典型光学系统与现代光学系统

主要内容：掌握眼睛及其光学系统的特性，对放大镜、显微镜系统、望远镜系统、

目镜、摄影系统、投影系统的物镜和目镜的结构型式及其主要光学参数

深入理解。掌握光电系统的基本组成及光学特性。

基本要求：重点是眼睛、放大镜、显微镜系统、望远镜系统、摄影系统的成像原

理及其主要光学参数；并掌握光电系统的基本组成及光学特性。

6、光的干涉和干涉系统

主要内容：掌握光波的叠加定律和叠加条件，深入理解干涉、拍频、驻波、偏振等

各种现象的产生条件和现象；掌握杨氏干涉实验的产生条件和实验现

一、光的直线传播

1、光源：自身__________发光的物体，可分为自然光源和人造光源。

2、光沿直线传播规律：光在________________________是沿直线传播的。

①光线：为了表示光的传播情况，我们通常用带__________的__________表示光的径迹和方向。光线所用到的物理研究方法是____________________。

②应用及现象：a、__________；

b、_________；

c、___________________；d、光斑、三点一线等。 a b c

3、光的速度：真空或空气中c=________________m/s=________________km/s。

4、把光在一年内传播的距离叫做1光年，光年是____________的单位，用来描述天体星球间距离的单位。

二、 光的反射

1、定义：光照射到物体表面上时，一部分光被__________回原来介质的现象叫光的反射。

2、反射定律：①三线共面：__________光线、__________光线和__________都在同一平面内；②法线居中：__________光线和__________光线分居法线两侧；③两角相等：__________角等于__________角。

3、光的反射过程中光路是________的。 如：垂直入射，原路返回。

4、①镜面反射：平行射向_______镜面的光线被平行的朝一个方向反射出去，如玻璃、光滑大理石面、金属抛光面等。

②漫反射：平行光射到凹凸不平的__________表面上时，

反射光线是向着__________方向的。（多数物体）

漫反射和镜面反射都遵循_____________定律！

三、 平面镜成像

1、平面镜成像特点：①等距：像和物体到镜面的距离__________；

②垂直：像和物体的连线与镜面__________；

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