工程光学教学大纲

《工程光学》课程教学大纲课程中文名称：工程光学课程英文名称：Engineering Optics课程编号：08131009课程性质：专业基础课学时：（总学时63、理论课学时51、实验课学时12）学分：4适用对象：电子科学与技术、信息显示与光电子技术先修课程：大学物理、高等数学课程简介：本课程从光波、光线和成像等几何光学的概念出发讲述了光线在介质中传播的基本规律，描述了近轴光学、理想光学系统和平面镜及棱镜的成像性质和规律，讨论了常用光学仪器的工作原理、成像性能和分辨率。

还介绍了变折射率的光线光学和变焦距镜头的光学系统分析。

通过本课程的学习学生可掌握光学工程领域的专业基础知识。

本课程是信息显示与光电子技术专业及相关专业的重要核心课程，通过本课程的学习，为学生学习后续课程如认知实习、信息光学和光电仪器设计打下必要基础。

一、教学目标及任务通过本课程的学习，学生能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识，为学习光学设计、光信息理论和从事光学研究打下坚实的基础。

二、学时分配三、教学内容及教学要求第一章几何光学的基本定律和成像概念（2学时）教学要求：1．了解几何光学的概念；2．理解几何光学基本定律；3．理解光学系统的物像概念；教学重点与难点：1．费马原理；2．实物、实像、虚物、虚像的概念及分辨；教学内容：第一节几何光学的基本定律1．几何光学的点、线、面；2．几何光学的基本定律；3．费马原理；第二节光学系统的物像概念本章习题要点：本章重点掌握几何光学的基本定律，要求熟记并能灵活应用。

第二章共轴球面系统（4学时）教学要求：1．理解完善成像条件的概念和相关表述；2．掌握应用光学中的符号规则，单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）；3．掌握单个折射面的成像公式，包括垂轴放大率 、轴向放大率 、角放大率γ、拉赫不变量等公式；4．掌握球面反射镜成像公式；5．掌握共轴球面系统公式（包括过渡公式、成像放大率公式）；教学重点与难点：1．应用光学中的符号规则；2．单个折射面的成像公式，包括垂轴放大率 、轴向放大率 、角放大率γ、拉赫不变量等公式；3．球面反射镜成像公式；4．共轴球面系统公式（包括过渡公式、成像放大率公式）；教学内容：第一节符号法则1．光路方向；2．线量的正负号；3．角量的正负号；4．符号规则的意义；5．光路图中的符号标注；第二节物体经单个折射球面的成像1．单球面成像的光路计算；2．近轴区域的物像关系；3．近轴区域的物像放大率；第三节单个反射球面的成像第四节共轴球面系统的成像本章习题要点：本章重点掌握单个折射面的成像公式，包括垂轴放大率 、轴向放大率 、角放大率γ、拉赫不变量等公式；要求熟记并能灵活应用。

工程光学课程设计简介一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握工程光学的基本概念、原理和方法，培养学生运用光学知识解决实际问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解光学的基本概念和原理，如光的传播、反射、折射、干涉、衍射等。

（2）掌握光学仪器的基本结构和原理，如望远镜、显微镜、相机等。

（3）熟悉光学在工程领域的应用，如光纤通信、光学传感器等。

2.技能目标：（1）能够运用光学原理分析和解决实际问题。

（2）具备制作和调试光学仪器的基本技能。

（3）能够阅读和理解光学相关的英文资料。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对光学学科的兴趣和好奇心。

（2）培养学生团队合作、创新精神和实践能力。

二、教学内容本课程的教学内容分为三个部分：光学基本原理、光学仪器及其应用、光学在工程领域的应用。

具体安排如下：1.光学基本原理：包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本现象和原理。

2.光学仪器及其应用：包括望远镜、显微镜、相机等基本光学仪器的结构和原理，以及光学仪器在各个领域的应用。

3.光学在工程领域的应用：包括光纤通信、光学传感器等光学的实际应用技术。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：教师讲解光学基本原理和知识点，引导学生理解和掌握。

2.讨论法：学生分组讨论光学问题，培养学生的思考和沟通能力。

3.案例分析法：分析实际光学工程案例，培养学生解决实际问题的能力。

4.实验法：进行光学实验，让学生亲身体验光学现象，提高实践能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的光学教材，为学生提供系统、全面的知识体系。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识视野。

3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。

4.实验设备：提供齐全的实验设备，保障学生能够顺利进行实验操作。

五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。

工程光学课程设计 zemax一、教学目标本课程的目标是让学生掌握工程光学的基本原理和应用技能，能够使用Zemax等光学设计软件进行简单的光学系统设计和分析。

知识目标包括了解光的传播、反射、折射等基本特性，掌握透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法；技能目标包括能够运用Zemax进行光学系统的设计和仿真，分析光学系统的性能和优化方法；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作能力和解决问题的能力。

二、教学内容教学内容主要包括光的传播、反射、折射等基本特性，透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法，以及Zemax等光学设计软件的使用技巧。

具体的教学大纲如下：1.光的传播和反射：介绍光的基本特性，包括光的传播速度、传播方向等，以及光的反射定律和反射镜的设计方法。

2.光的折射和透镜：介绍光的折射定律和透镜的分类，包括凸透镜、凹透镜等，以及透镜的设计和计算方法。

3.光学系统设计：介绍光学系统的基本构成和设计方法，包括透镜组的设计、光学系统的性能分析等。

4.Zemax使用技巧：介绍Zemax的基本操作和功能，包括光学系统的建立、参数设置、仿真分析和优化方法。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

包括：1.讲授法：通过讲解光的传播、反射、折射等基本原理和透镜、镜片等光学元件的设计方法，使学生掌握基本概念和理论知识。

2.案例分析法：通过分析实际的光学系统设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中，培养学生的实际操作能力。

3.实验法：通过实验室的实践操作，使学生能够亲手搭建光学系统，观察光学现象，加深对光学原理的理解和掌握。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：《工程光学》教材，用于学生学习和复习基本理论知识。

2.参考书：《光学设计手册》等参考书籍，供学生深入学习和参考。

3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料，用于课堂讲解和复习。

课程名称：工程光学适用班级：光信息科学与技术专业二年级学生主讲教师：[教师姓名]职称：[教师职称]教学时间：[具体日期]教学地点：[具体教室]一、教学目标1. 知识目标：（1）掌握工程光学的基本概念和基本原理；（2）熟悉光学元件的基本特性及其应用；（3）了解光学系统的设计方法和性能评价。

2. 能力目标：（1）培养学生运用光学原理解决实际问题的能力；（2）提高学生的实验操作技能和实验数据分析能力；（3）培养学生的创新意识和团队合作精神。

3. 素质目标：（1）增强学生的科学素养和人文精神；（2）提高学生的自主学习能力和终身学习能力；（3）培养学生的社会责任感和职业道德。

二、教学内容1. 光学基础知识（1）光的传播规律；（2）光的反射与折射；（3）光的干涉与衍射；（4）光的偏振。

2. 光学元件（1）透镜；（2）棱镜；（3）光栅；（4）光纤。

3. 光学系统（1）光学系统的基本结构；（2）光学系统的成像规律；（3）光学系统的设计方法；（4）光学系统的性能评价。

4. 光学应用（1）光学仪器；（2）光学传感器；（3）光学信息处理。

三、教学方法1. 讲授法：系统讲解工程光学的基本概念、原理和应用；2. 讨论法：引导学生对光学问题进行讨论，培养学生的创新思维；3. 案例分析法：结合实际案例，分析光学原理在工程中的应用；4. 实验法：通过实验验证光学原理，提高学生的实验操作技能；5. 计算机辅助教学：利用多媒体技术，展示光学现象和实验过程。

四、教学过程1. 导入新课：简要介绍工程光学的背景和意义，激发学生的学习兴趣；2. 讲授新知识：讲解光学基础知识、光学元件、光学系统等内容；3. 案例分析：结合实际案例，分析光学原理在工程中的应用；4. 实验演示：演示光学实验，让学生直观感受光学现象；5. 学生讨论：引导学生对光学问题进行讨论，培养学生的创新思维；6. 课堂小结：总结本节课的重点内容，布置课后作业。

五、教学评价1. 课堂表现：观察学生的出勤、课堂纪律、发言积极性等；2. 作业完成情况：检查学生的课后作业，了解学生对知识的掌握程度；3. 实验报告：评估学生的实验操作技能和实验数据分析能力；4. 期末考试：全面考察学生对工程光学知识的掌握程度。

一、课程基本信息1. 课程名称：工程光学2. 学时安排：共计XX学时，每周XX课时3. 教学对象：XX年级XX专业学生4. 教学目标：（1）使学生掌握工程光学的基本原理和基本概念；（2）培养学生运用光学知识解决实际工程问题的能力；（3）提高学生的创新意识和团队协作能力。

二、教学内容1. 光学基本原理（1）光的传播规律（2）光的反射与折射（3）光的干涉与衍射（4）光的偏振2. 光学仪器（1）光学元件（2）光学系统（3）光学仪器的设计与制造3. 光学在工程中的应用（1）光学成像技术（2）光学检测技术（3）光学传感技术（4）光学信息处理技术4. 课程设计（1）望远镜的组装（2）Zemax：设计一大相对孔径望远镜物镜，像差校正到0三、教学进度安排1. 第一周：光学基本原理2. 第二周：光的传播规律3. 第三周：光的反射与折射4. 第四周：光的干涉与衍射5. 第五周：光的偏振6. 第六周：光学元件7. 第七周：光学系统8. 第八周：光学仪器的设计与制造9. 第九周：光学成像技术10. 第十周：光学检测技术11. 第十一周：光学传感技术12. 第十二周：光学信息处理技术13. 第十三周：课程设计（望远镜的组装）14. 第十四周：课程设计（Zemax：设计一大相对孔径望远镜物镜，像差校正到0）四、教学方法与手段1. 讲授法：系统讲解工程光学的基本原理和基本概念。

2. 案例分析法：结合实际工程案例，引导学生分析光学问题。

3. 实验教学法：通过实验操作，使学生掌握光学仪器的使用方法。

4. 讨论法：组织学生讨论光学在工程中的应用，激发学生的创新意识。

5. 网络教学资源：利用网络资源，拓宽学生的视野。

五、考核方式1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况等，占总成绩的30%。

2. 期中考试：测试学生对工程光学基本原理的掌握程度，占总成绩的30%。

3. 课程设计：评价学生在课程设计中的实际操作能力和创新意识，占总成绩的20%。

工程光学课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：光电信息科学与工程专业本科课程代码：42E00615学时分配：88=72理论+16实验赋予学分：5先修课程：高等数学、大学物理后续课程：激光原理与技术、光纤通信原理及应用、光电技术、光电测试技术二、课程性质与任务本课程是光电信息科学与工程专业一门重要的专业课程。

本课程的任务是使学生牢固掌握：1 .几何光学的基本规律、成像理论、像差理论和像质评价。

2.典型和实用的光学系统的构造和性能。

3.光波的电磁理论。

4.光波干涉和衍射理论及其应用。

5.晶体光学理论和晶体光学器件。

6.现代光学系统概况。

为进一步学习有关光电子、光通信等方面的专业课程打下良好的理论基础。

三、教学目的与要求设置本课程的目的在于从专业学科的工程要求入手，使学生通过本课程的学习，能够比拟全面的了解和掌握几何光学的基本理论规律、成像理论、像差理论和像质评价，典型光学系统的结构原理和光学特性及其应用；学习掌握光波的电磁理论、光波干涉和衍射理论及其应用、晶体光学理论和晶体光学器件。

从而使学生具备分析和解决在工程技术上常见的光学问题的能力，并通过实验训练为学生后续课程学习及从事光电工程等方面的工作打下良好基础。

四、教学内容与安排（一）理论教学内容与安排绪论（2学时）上篇几何光学与成像理论第一章几何光学的基础（4学时）教学内容：第一节几何光学的基本定律第二节成像的概念：成像系统第三节光路计算与近轴光学系统第四节球面光学成像系统教学要求：1.本章难点在于光路计算；.本章重点在于球面光学成像系统近轴光路计算。

第二章理论光学系统（6学时）教学内容：第一节理论光学系统与共线成像理论第二节理想光学系统基点与基面第三节理论光学系统的物象关系第四节理想光学系统的放大律第五节理想光学系统的组合第六节透镜教学要求：1.本章难点在于理想光学系统物像关系的获得;.本章重点在于理想光学系统成像公式的运用。

第三章平面与平面系统（4学时）教学内容：第一节平面镜成像第二节平行平板第三节反射棱镜第四节折射棱镜与光楔第五节光学材料教学要求：1.本章难点在于平板的等效处理；.本章重点在于平面成像系统的处理。

天津大学《工程光学Ⅰ》课程教学大纲课程代码：2020015 课程名称：工程光学Ⅰ学时：48 学分： 3学时分配：授课：48 上机：实验：实践：实践（周）：授课学院：精仪学院更新时间：2011年12月适用专业：生物医学工程先修课程：高等数学，大学物理一、课程的性质与目的本课程是一门基础课，主要讲授几何光学、物理光学和现代光学方面的基本理论、基本方法和典型光学元件、系统实例及应用。

通过本课程的学习，学生应能理解光的本质特性，了解各种光学现象及对应的基本原理，熟悉常见光学元件和典型系统，为学习生物光子学、医用光学仪器和从事光学研究打下坚实的基础。

二、教学基本要求任课教师应尽可能充分利用多媒体课件、课程网站等现有教学资源，根据实际条件开展不同程度的双语教学实践；课堂教学后，要留一定数量的作业题，并坚持批改1/3，以利掌握学生的学习情况；学生应按要求参加全部的课堂教学活动，按要求完成作业；参加期末考试，获得该课程学分。

通过本课程的学习,要求达到:1．系统掌握几何光学的基础理论，包括基本定律、成像相关表述、理想光学系统理论。

2．掌握典型的光学系统，包括放大系统、显微系统和望远系统。

3．掌握光的电磁理论及光波叠加的相关知识。

4．掌握光的干涉、衍射、偏振的理论和计算。

5．了解现代光学系统。

三、教学内容绪论1．学习《工程光学》的意义和重要性（光学发展的历史，对国民经济发展的重要作用，光学在生物医学工程领域的应用）2．本课程的性质、任务和内容3．学习的基本要求、教学环节和学习方法第1章几何光学基本定律与成像概念1．几何光学基本定律：1）光的直线传播定律 2）光的独立传播定律 3）反射定律和折射定律（全反射及其应用） 4）光路的可逆性 5）费马原理（最短光程原理） 6）马吕斯定律：2．完善成像条件的概念和相关表述3．应用光学中的符号规则，单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）4．单个折射面的成像公式，包括垂轴放大率β、轴向放大率α、角放大率γ、拉赫不变量等公式。

工程光学第二版课程设计1. 课程设计背景与目的工程光学是光学的一个分支，广泛应用于工业、医疗、军事等领域。

本课程旨在通过理论学习和实验实践，培养学生对工程光学的理解和综合运用能力，为学生今后的工作和研究打下扎实的基础。

2. 教学内容及安排2.1 教学内容本课程涵盖以下主要内容：•光学基础知识：光的传播、干涉、衍射、偏振等；•工程光学中的常用光学仪器：光学元件、激光器、光束扩展系统、光学成像系统等；•工程光学中的应用案例：医学显微镜、光学仪器测量、激光切割、光学通信等。

2.2 教学安排本课程分为理论学习和实验实践两个部分，具体安排如下：2.2.1 理论学习•第一周：光学基础知识1-2章；•第二周：光学基础知识3-4章；•第三周：光学元件与成像系统1-2章；•第四周：光学元件与成像系统3-4章；•第五周：激光器、光束扩展系统与应用案例1-2章；•第六周：激光器、光束扩展系统与应用案例3-4章。

2.2.2 实验实践•第一周：光学实验1；•第二周：光学实验2；•第三周：光学实验3；•第四周：光学实验4；•第五周：光学实验5；•第六周：光学实验6。

3. 课程设计要求1.学生应及时完成实验报告并提交，每个实验报告应包含实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和分析、实验总结等内容。

2.学生应及时完成作业并提交，每次作业应包括光学相关理论内容和应用题目，作业分数将计入期末成绩。

3.学生应在课程结束前完成课程设计任务，完成原理分析、设计方案和系统搭建、实验结果展示和分析、课程项目总结等四个环节，并最终形成文字报告和PPT汇报。

4. 参考教材•《工程光学第二版》（范骁骏、吴仁海著，清华大学出版社）•《工程光学实验教程》（南京理工大学出版社）5. 结语通过本课程的学习，相信学生们能够在理论知识和实践技能上都有所提升。

希望大家能够认真学习和实践，并取得好成绩。

《工程光学》课程教学大纲课程代码：2109030070课程名称：工程光学Engineering Optics学分：5总学时：80 （其中：理论学时：56 实验（上机）学时：24 ）先修课程：2109040062普通物理（二）适用对象：本二和本三的光信、光电、测控类各专业学生一、课程地位、作用与任务工程光学课程是所有光电信息、测量控制和光学计量类专业的专业基础课，也是光学设计、光电成像技术、光电检测和光学测量等专业课的先修课程。

通过本课程的学习，学生能掌握光学系统成像的基本概念、基本原理和光线追迹的基本知识，对各光学元件诸如透镜、棱镜、光阑的作用和特点有较深刻和全面的理解，熟悉各种光学仪器如放大镜、显微镜、望远镜、照相机、投影仪、监控仪等的工作原理和成像特点，理解产生像差原因，通过像差分析利用光学设计软件进行光学设计和像质优化。

工程光学课程学习的好坏不仅直接影响后续光专业课的学习，对毕业后从事光学工程研究和对光产品的设计、应用与开发起着相当大的关键作用。

二、教学内容及组织工程光学课程包括几何光学、典型光学系统、像差理论和计算机辅助设计四大部分，其后继实践是光学Zemax课程设计。

几何光学部分以高斯光学理论为核心内容，包括了光线光学的基本概念与成像理论、球面和平面光学系统及其成像原理、理想光学系统原理、光能和光束限制等基础内容；典型光学系统部分包括了眼睛、显微镜与照明系统、望远镜与转像系统、摄影光学系统和投影光学系统等成像原理、光束限制、放大倍率及其外形尺寸计算；像差理论详细叙述了光学系统的轴上点像差、轴外点像差和色差的形成原因、概念、现象、基本计算、典型结构的像差特征和校正像差的基本方法；计算机辅助设计是利用Zemax光学设计软件对光学系统进行简单设计，为学生进一步学习光学系统课程设计打下基础。

1.几何光学基本定律与成像概念掌握几何光学的基本定律，熟悉成像概念和完善成像条件，掌握近轴球面折反射成像基本性质。

工程光学教学大纲工程光学是光学科学在工程领域的应用，它涉及到光学原理、光学仪器和光学系统的设计、制造和应用等方面。

工程光学的教学大纲是指在教授工程光学课程时所要涵盖的内容和学习目标。

本文将从不同角度探讨工程光学教学大纲的制定和重要性。

首先，工程光学教学大纲的制定是为了确保教学内容的系统性和连贯性。

在工程光学这门学科中，涉及到的知识点繁多且复杂，因此需要一个合理的教学大纲来组织和安排这些知识点。

教学大纲可以将相关的知识点进行分类和整理，使学生能够有条理地学习和理解工程光学的基本概念和原理。

其次，工程光学教学大纲的制定有助于培养学生的综合能力。

工程光学是一门应用性很强的学科，学生需要掌握光学原理，并能够将其应用于实际工程中。

教学大纲可以明确学生需要达到的学习目标，包括理论知识的掌握、实验技能的培养以及解决实际问题的能力等。

通过按照教学大纲进行教学，学生可以全面提升自己的能力，为将来的工程实践打下坚实的基础。

此外，工程光学教学大纲的制定还有助于教师进行教学计划的安排。

教学大纲可以明确课程的教学内容和教学进度，使教师能够按照一定的顺序和节奏进行教学。

教师可以根据教学大纲的要求，选择合适的教学方法和教学资源，提高教学效果。

同时，教学大纲还可以为教师提供一个评价学生学习成果的标准，使教师能够更加客观地评估学生的学习情况。

最后，工程光学教学大纲的制定需要考虑到学科发展的前沿和应用的需求。

工程光学作为一门新兴的学科，其研究领域和应用领域都在不断扩展和深化。

因此，教学大纲需要不断更新和完善，以适应学科发展的需要。

教学大纲应该涵盖最新的研究成果和应用案例，使学生能够了解到工程光学的最新进展和发展趋势。

综上所述，工程光学教学大纲的制定是非常重要的。

它可以保证教学内容的系统性和连贯性，培养学生的综合能力，帮助教师进行教学计划的安排，并且与学科发展的前沿和应用需求保持一致。

因此，在教授工程光学课程时，制定一个合理的教学大纲是至关重要的。

工程光学一、课程说明课程编号：090154X10课程名称：工程光学/Engineering Optics课程类别：学科基础课学时/学分：32/2先修课程：大学物理、工程数学适用专业：测控技术与仪器、电子科学与技术等教材、教学参考书：1. 郁道银. 工程光学（第三版）. 北京：机械工业出版社, 2011年；2. 李湘宁. 工程光学（第二版）. 北京：科学出版社. 2010年；3. 蔡怀宇. 工程光学复习指导与习题解答. 北京：机械工业出版社，2009年二、课程设置的目的意义工程光学是测控技术与仪器、电子科学与技术等专业学科的一门公共基础选修课，以应用光学作为主要内容，目的是让学生能够比较全面的了解和掌握几何光学的基本理论，基本知识及像差概念，了解仪器设计和工程研究中的光学问题，构建机、光、电、计算机一体化的现代检测知识体系。

从专业学科的工程要求入手，培养学生分析和解决在工程技术上常见的光学问题的能力，为学生学习近代光学理论、信息光学和光电仪器设计打下必要基础。

培养学生扩展专业领域，为从事测控及相关行业的设计和研究工作奠定相关知识基础，培养和提高学生分析、解决实际问题的能力和创新能力。

三、课程的基本要求知识：掌握几何光学的基本定律与成像理论，了解球面光学成像系统的基本知识，掌握理想光学系统和平面光学系统的基本理论，了解典型光学系统和现代光学系统的结构，理解光学系统的像质评价，光的衍射与傅里叶光学知识，掌握光波的特性，了解光的干涉、光的衍射，光扁振和光调制的内容。

了解仪器设计和工程研究中的光学问题，掌握光学仪器设计及光学系统整体布置的光学知识，建立光学系统设计的基本思维模式。

能力：理解光学系统在现代检测仪器中的重要性，掌握光学系统设计的基本理念，针对具体问题提出有效的解决方案，提高系统分析和设计能力。

从应用角度出发，将所学工程光学理论与传感器与检测技术及相关先修课程知识综合应用于实际工程检测问题，培养学生解决复杂工程问题的能力。