应用光学基础教学大纲(修改)

附件2：《应用光学》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：应用光学课程名称（英文）：Applied Optics课程类别：必修课课程性质：学科基础课计划学时：48（其中课内学时：48 ，课外学时：0）计划学分：3先修课程：高等数学选用教材：《应用光学》第2版，胡玉禧编著，中国科学技术大学出版社，2009年2月，非自编；中国科学院指定考研参考书开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程课程负责人：梁春雷课程网站：无二、课程简介（中英文）本课程主要探讨的是几何光学的基本知识，研究的是光的传播和成像规律，典型光学系统的工作原理、光学特性，像差理论的部分内容。

它是仪器科学与技术、光电信息科学与工程等专业的必修专业基础课程。

通过本课程的学习，使学生掌握几何光学典型的理论基础，理解部分像差理论的基本思想，掌握典型光学系统设计的基本理论和设计方法。

通过本课程的学习，能够为其它光学后续课程，诸如：光学测量、光学设计等打下良好的基础。

通过本课程的学习能够培养学生具有在生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力。

This course mainly studies the content of geometrical optics, in which the light propagation and imaging law, working principles and optical properties of typical optical systems, partial aberration theories and so on are given detailed description. It is the compulsory professional basic course for the professions of Measurement and Control Technology and Instrumentation, Optoelectronic information science and engineering.The objective of this course is to make students master the typical theoretical foundation for geometrical optics, understand the fundamental thoughts of partial aberration theory, master fundamental theories and design methods for typical optical systems.The study of this course can provide a basis for the subsequent professional courses such as optical measurement and optical design. This course makes them have the ability of understanding, analyzing and solving problems in production and research practice.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识传统的教学模式偏重公式推导，学生普遍感觉比较抽象，理解难度较大。

《物理光学与应用光学》教学大纲一、说明1、本课程设置目的和任务《物理光学与应用光学》是光电子技术专业、电子科学与技术及光学工程专业等本科生的专业基础课。

本课程以光的电磁理论为理论基础，以物理光学和应用光学为主体内容，着重讲授光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律，光的干涉、衍射、偏振特性，光的吸收、色散、散射等现象，以及几何光学基础知识和光在光学仪器中的传播、成像特性。

在内容上，既要保持光学学科的理论完整性，又要突出它在光电子技术中的特色。

考虑到激光技术的发展，光在实际应用中的要求，应加强有关光的相干性的内容，特别注意光学原理在光电技术中的应用，并尽量反映最新科技成果。

2、基本要求（1）物理光学与应用光学是普通物理中的一门课程，应保持普通物理的特点，要重视现象的观察、实验及对实验结果的分析，帮助学生透过现象看到事物的本质，要通过对各种光学现象发生的特殊条件、实验定律的分析和归纳，认识到光是电磁波一本质上遵守电磁场的麦克斯韦方程组。

（2）物理光学与应用光学是基础课，应致力于对物理光学与应用光学运动的基本现象, 基本概念和基本规律阐述的正确、严格。

对某些难点作较详细的分析和深入的讨论。

使学生具有一定的分析和解决问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础。

（3）要使学生了解物理光学与应用光学发展史上某些重大的发现及发现过程中的物理思想和实验方法，提高科学素养，培养学生的辩证唯物主义世界观。

3、学时建议本课程总学时数：72学时。

二、课程内容与学时分配第一篇物理光学（48学时）第一章光的本质（8学时）1、波是振动的传播。

2、波函数与波动方程。

3、光是电磁波。

4、光电效应与光量子。

5、热辐射与光束的统计性质。

基本要求：（1）让学生理解波是能量的传递，是振动状态的传递。

（2）重点讨论平面波，球面波和近轴求面波的波动方程及其运动状态与状态参量。

（3）强调相位概念在波动中的重要地位及意义。

第二章光波的干涉（8学时）1、干涉的本质是振动的叠加。

《应用光学》课程教学大纲二、课程简介本课程为电子科学与技术专业光电子方向极其重要的专业核心基础课，为后续相关专业课程的学习打下了必备的理论基础，同时本课程的知识也本专业学生日后从事专业工作所常用的。

本课程包括几何光学、典型光学系统和像差理论三大部分，为学习后继相关课程和独立解决实际工作问题打下必要的基础。

几何光学部分以理想（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。

三、课程教学总体目标1、掌握理想（高斯）光学的基本理论；2、掌握典型光学系统的基本原理及理论计算；3、理解像差理论并掌握像差的基本计算；4、了解典型结构的像差特征和校正像差的基本方法。

四、理论教学内容及要求第一章几何光学基本定律与成像概念【教学目标】（1）理解费马原理、马吕斯定律（2）掌握几何光学的基本定律、实际及近轴光线的光路计算和球面光学系统的成像规律【学时分配】6学时【授课方式】以讲授为主，演示、课堂讨论为辅，批改完作业后讲解习题【授课内容】第一章几何光学基本定律与成像概念第一节几何光学的基本定律知识要点：发光点、波面、光线、光束、光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律、全反射及临界角、光程与极端光程定律（费马原理）、马吕斯定律。

第二节成像的基本概念与完善成像条件知识要点：实物（像）点、虚物（像）点、实物（像）空间、虚物（像）空间、完善成像条件。

第三节光路计算与近轴光学系统知识要点：光轴、顶点、共轴光学系统、符号规则、实际及近轴光线的光路计算第四节球面光学成像系统知识要点：单个折射球面成像特征、拉氏不变量、理想光学系统的垂轴放大率、沿轴放大率和角放大率及其关系。

一、教学目标1. 知识目标：- 理解并掌握应用光学的基本原理。

- 了解不同光学元件（如透镜、棱镜、反射镜等）的工作原理和应用。

- 熟悉光学成像的基本规律。

2. 能力目标：- 能够运用光学原理解决实际问题。

- 提高学生的实验操作能力和分析问题能力。

3. 情感目标：- 培养学生对光学现象的探究兴趣。

- 增强学生的科学素养和团队合作精神。

二、教学内容1. 应用光学基本原理2. 光学元件及其应用- 透镜：凸透镜、凹透镜- 棱镜：色散、全反射- 反射镜：凹面镜、凸面镜3. 光学成像规律- 物像关系- 成像条件- 成像性质三、教学过程（一）导入新课1. 展示生活中的光学现象，如放大镜、眼镜、望远镜等，激发学生的学习兴趣。

2. 提出问题：这些光学现象是如何产生的？它们遵循什么规律？（二）讲授新课1. 应用光学基本原理- 介绍光的传播、反射、折射等基本原理。

- 讲解光学定律，如反射定律、折射定律等。

2. 光学元件及其应用- 介绍透镜、棱镜、反射镜等光学元件的结构、工作原理和应用。

- 通过实例分析，让学生了解光学元件在实际生活中的应用。

3. 光学成像规律- 讲解物像关系、成像条件、成像性质等。

- 通过作图法演示光学成像过程，帮助学生理解成像规律。

（三）课堂练习1. 完成课后习题，巩固所学知识。

2. 进行实验操作，观察光学现象，验证所学原理。

（四）课堂小结1. 总结本节课所学内容，强调重点和难点。

2. 提出思考题，引导学生深入思考。

四、教学评价1. 课后作业完成情况2. 课堂练习及实验操作表现3. 学生对光学知识的掌握程度五、教学反思1. 课后总结教学效果，分析教学过程中的优点和不足。

2. 针对不足之处，调整教学策略，提高教学质量。

六、教学资源1. 教材2. 光学实验器材3. 网络资源七、教学时间2课时八、教学环境教室、实验室九、教学注意事项1. 注重理论联系实际，让学生了解光学知识在生活中的应用。

2. 鼓励学生积极参与课堂活动，培养学生的动手能力和创新精神。

附件一：理论课程（含实验理论课程）教学大纲基本格式《应用光学》课程教学大纲课程名称：应用光学课程编码：0230021英文名称：Applied Optics学时：64 其中实验学时：16 学分： 3.5开课学期：第五学期适用专业：光电信息工程测控技术与仪器信息对抗技术探测制导与控制工程课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：高等数学教材：工程光学天津大学机械工业出版社一、课程性质及任务本课程主要探讨的是几何光学的基本知识，研究的是光的传播和成像规律，典型光学系统的工作原理、光学特性，像差理论的部分内容。

它是仪器科学与技术、光电信息工程等专业的必修专业基础课程。

通过本课程的学习，能够为其它光学后续课程，诸如：光学测量、光学设计等打下良好的基础，也为学生更好的掌握光学总体设计方法、从事简单的光学系统的设计起到非常重要的作用，通过本课程的学习能够培养学生具有在生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力。

二、课程的教学要求（一）几何光学基本定律与成像概念9学时1．几何光学的基本定律掌握：(1)光波与光线的概念，(2)几何光学基本定律,(3)费马原理,(4)马吕斯定律；理解：光的根本属性及其传播规律现象等；了解：了解全反射的特点，并能够利用全反射的特点及规律解释一些常见的现象。

2．成像的基本概念与完善成像条件掌握：(1)光学系统与成像的概念，(2)完善成像的条件,(3)物像的虚实；了解：完善成像的定义与条件。

3．光学计算与近轴光学系统掌握：(1)基本概念与符号规则，(2)实际光线的光路计算,(3)近轴光线的光路计算。

理解：实际光线与近轴光线在光路计算中的区别及结果的差异。

了解：符号规则对所涉及的光学系统的作用；4．球面光学成像系统掌握：(1)单个折射面成像，(2)球面反射镜成像，(3)共轴球面系统。

理解：(1)垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的区别与联系，(2)折射面成像与反射面成像之间的联系。

了解：如何能够利用相应的公式计算光学系统的物像位置关系及放大率。

现代应用光学教学大纲《现代应用光学》课程教学大纲课程代码：090631006课程英文名称：Modern Applied Optics课程总学时：56 讲课：56 实验：0 上机：0适用专业：光电信息科学与工程大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是为光电信息科学与工程专业开设的一门培养学生的几何光学基本能力的必修专业基础课。

应用光学作为光学领域重要的技术基础，使学生了解和掌握光学系统成像的基本理论和成像关系；掌握典型光学系统的成像原理及设计方法，并可以对光学系统进行成像质量评价，为学生今后进行光学系统的设计工作奠定基础。

在光电专业培养计划中，它起到基础理论课程的作用。

本课程在教学内容方面更加入了光学系统设计及成像质量评价等方面，在完成基本知识及基本理论的教学同时，通过简单设计训练，着重培养学生光学系统设计的基本思维和设计能力。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．掌握通用光学零件的基本光学原理、方法和成像质量评价基础，具有设计一般光学系统设计的初步能力；2．树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；3．具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术的能力；4．了解光学系统设计的新发展。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1、知识方面的基本要求：通过本课程的学习，使学生掌握：实际光学系统与理想光学系统的概念、作用、二者的关系，以及它们的成像原理与计算方法；掌握平面光学元件的成像性质与在光学系统中的作用；掌握光阑的作用与对系统光束的限制；了解光度学的基本概念及掌握光学系统光能的传递与计算方法；掌握典型系统的成像原理及各性能参数之间的关系。

2、能力方面的基本要求：通过本科程的学习，培养学生：用几何光学的观点、理论和方法分析光学系统或光学仪器的成像性质，掌握光学系统的设计思想和方法，了解常用光学仪器的性能和应用。

3、技能方面的基本要求：通过本课程的学习，使学生达到能根据光学系统的设计指标要求，确定光学系统的外形尺寸、位置等参数，并能对所设计的光学系统进行成像质量评价。

难点：对接焊机理。

课程思政融入点：介绍对接焊接方法，提高学生设计方案的能力，形成正确的人生观、价值观；要求学生形成报告时必须坚持实事求实、严谨的科学态度；要求学生模拟仿真过程中主动思考理论原理，在仿真过程中去验证原理，使理论与实践相辅相成。

16
飞秒激光焊
接玻璃之半
叠焊
3
掌握飞秒激光焊接玻璃半叠焊模拟
仿真。

重点：半叠焊工艺过程。

难点：半叠焊机理。

课程思政融入点：介绍半叠焊接方
法，提高学生设计方案的能力，形成
正确的人生观、价值观；要求学生形
成报告时必须坚持实事求实、严谨的
科学态度；要求学生模拟仿真过程中
主动思考理论原理，在仿真过程中去
验证原理，使理论与实践相辅相成。

综合
讨论——提出问题——
阅读文献——提出方案
——形成报告。

合计：9
考核方法及标准
考核形式评价标准权重考勤不迟到、不早退、不旷课5%
完成作业次数、质量，是否按时，是否抄袭20%
讨论、报告态度，效果5%
期末考核（按评分标准定）70%
大纲编写时间：2019年9月10日
系（部）审查意见：
系（部）主任签名：日期：年月日。

课程名称：应用光学授课教师：[教师姓名]授课班级：[班级名称]授课时间：[具体日期]教学目标：1. 知识目标：- 理解和应用光学的基本原理，如光的直线传播、反射、折射、衍射和干涉等。

- 掌握光学元件（如透镜、棱镜、反射镜等）的工作原理和特性。

- 了解光学在日常生活、工业生产和科学研究中的应用。

2. 能力目标：- 能够分析和解决简单的光学问题。

- 培养学生的实验操作能力和数据分析能力。

3. 情感目标：- 激发学生对光学领域的兴趣和好奇心。

- 培养学生的科学探究精神和团队合作意识。

教学内容：1. 光的基本性质2. 透镜和反射镜3. 光的干涉和衍射4. 光学仪器和系统5. 光学在生活中的应用教学过程：一、导入新课（5分钟）- 通过提问或展示光学现象图片，激发学生对光学的好奇心。

- 简要回顾光学的基本概念，如光的直线传播、反射、折射等。

二、讲授新课（40分钟）1. 光的基本性质（10分钟）- 光的直线传播- 光的反射和折射- 光的色散2. 透镜和反射镜（15分钟）- 凸透镜和凹透镜- 平面镜和球面镜- 透镜和反射镜的组合3. 光的干涉和衍射（10分钟）- 光的干涉现象- 光的衍射现象- 干涉和衍射的应用4. 光学仪器和系统（5分钟）- 显微镜- 望远镜- 摄像机5. 光学在生活中的应用（5分钟）- 眼镜- 光纤通信- 光学存储三、课堂练习（10分钟）- 给学生提供一些简单的光学问题，让他们通过计算或实验来解决问题。

四、课堂小结（5分钟）- 回顾本节课的重点内容。

- 强调光学原理在实际应用中的重要性。

五、课后作业（5分钟）- 布置一些课后练习题，巩固学生对光学知识的掌握。

- 布置一些实验报告，让学生了解光学实验的步骤和数据分析方法。

教学资源：- 教科书- 多媒体课件- 光学实验器材- 网络资源教学评价：- 课堂表现：观察学生的参与度和回答问题的情况。

- 作业完成情况：检查学生的作业质量和完成度。

- 实验报告：评估学生的实验操作能力和数据分析能力。

应用光学课程实验教学大纲课程代码：t0807002课程性质：专业拓展课课程名称：应用光学英文名称：Application Optics适用专业：光信息科学与技术开设学期：第6学期实验学时/总学时：12/44 实验学分/总学分：1/3课程实验内容简介应用光学实验是现代应用光学的有机组成部分，通过实验教学可使学生能够比较全面的掌握经典几何光学基础理论、基础知识和基本技能，是培养学生不可缺少的环节。

1.使学生获得应用光学实验基本技能的训练，培养理论和实验相结合的能力2.加深对经典光学仪器中光学系统理论与设计的理解3.学会搭建常用的光学光路，并应用基本的工具实现基本的测量。

4.使学生养成严谨的科学工作作风，培养学生分析和解决在工程技术上常见应用光学问题的能力，从而达到培养创新意识和科学素质的目标。

二、实验项目三、实验所需主要仪器设备及台（套）数四、实验成绩评定方法实验成绩由三部分组成：实验预习和表现（20分）、实验报告（20分）、实验考试（实际操作和理论问答）（60分）。

1、实验预习和表现：在实验之前要求学生必须结合实验指导书的要求，明确实验目的，熟悉实验中所涉及的实验仪器，制定实验计划和步骤，教师通过课堂提问等方式检查预习效果。

在实验过程中，教师可依据学生使用仪器的能力、观察和分析实验现象的能力、主动排除故障的能力、实验结果和数据的正确性以及学生的课堂纪律、实验态度、保持实验室卫生等方面的表现进行综合考核，学生实验的原始数据须由教师签字认可。

2、实验报告：编写实验报告不仅是对实验情况的总结，也是加强对理论知识的理解，同时通过编写实验报告可以养成良好的工作作风，锻炼学生写作能力、分析问题能力等。

基于这一思想，要求每次实验结束后，必须及时缴纳实验报告，要求：内容充实、图表齐全、数据处理正确（误差处理）、书面整洁、结构合理、回答思考题等。

3、实验考试：通过考试了解和掌握学生对基本理论和基本操作掌握的程度和实际操作水平，建立操作技术与口试、笔试相结合的考试方法，教师出实验考试题目，让学生独立完成实验项目，在规定的时间内完成报告，且回答有关理论问题。

应用光学实验教学大纲一、制定本大纲的依据根据2006级测控技术及仪器类专业培养计划和应用光学课程教学大纲制定本实验教学大纲。

二、本实验课程的具体安排三、本实验课在该课程体系中的地位与作用应用光学实验是应用课程的重要组成部分，属于学科基础实验范畴。

作为与相关教学内容配合的实践性教学环节，应在应用光学理论课教学过程中开设。

学生应具有大学物理和大学物理实验的基础知识。

四、学生应达到的实验能力与标准简单光路的搭建、分析和调整方法，以及透镜焦距和节点位置的测量以及典型光学系统的组成，是应用光学的基本技能，学生通过实验应该能够搭建常用的应用光学光路，并应用基本的工具实现基本的测量。

五、讲授实验的基本理论与实验技术知识实验一用自准法测薄凸透镜焦距f1.实验的基本内容（1）搭建自准直光路。

（2）利用光路自准直原理测量薄凸透镜焦距f。

2.实验的基本要求（1）要求学生简单光路的搭建、分析和调整方法等。

（2）明确测量薄凸透镜焦距f的意义。

（3）掌握自准直法测透镜焦距的原理及方法，并进行测量。

3.实验的基本仪器设备光源、品字形物像屏、凸透镜、平面反射镜、二维调整架、底座等。

实验二用位移法测薄凸透镜焦距f1.实验的基本内容（1）通过正透镜的两个位置及其物像距离测量正透镜焦距。

2.实验的基本要求（1）熟悉正透镜的成像原理和特性。

（2）了解、掌握位移法测凸透镜焦距的原理及方法。

（3）实现薄凸透镜焦距f的测量。

3.实验的基本仪器设备光源、品字形物像屏、凸透镜、白屏、二维调整架、底座等。

实验三目镜焦距f e的测量1.实验的基本内容（1）使用读数显微镜,根据物像放大率测量目镜焦距。

2.实验的基本要求（1）掌握读数显微镜的使用。

（2）了解、掌握用测量物像放大率来求目镜焦距的原理和方法。

（3）实现目镜焦距fe的测量。

3.实验的基本仪器设备和耗材光源、分化板、被测目镜、测微目镜、二维调整架、底座等。

实验四自组望远镜1.实验的基本内容（1）使用现有的透镜，组成伽利略型望远镜；（2）使用现有的透镜，组成开普勒型望远镜。