光学
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spContent=光学是物理学的一个重要组成部分,是物理学专业和光信息专业的必修基础课。本课程采用多媒体教学方式,通过视频教授、课后作业和答疑环节完成学生对光学的基本概念、规律和基本光学设计的掌握,对现代光学新方向有所了解,对当今大型光电装置有所知、有所思、有所议。有助于为后续课程打下坚实基础。
—— 课程团队
课程概述

通过本门课程的教学,使学生牢固掌握现代光学有关的基本概念,建立清晰的物理图象,培养学生分析和解决问题的能力,为将来的专业课程或工作打好坚实基础。课程主要分以下三个档次:

1.牢固掌握:波动光学、晶体光学

2.一般掌握:几何光学

3.一般了解:薄膜光学、信息光学

本阶段课程主要讲授几何光学和干涉,衍射,偏振,色散和傅里叶光学简介以及非线性光学基本概念。

授课资料包括视频授课,作业ppt以及课后光学设计资源网站,学生需要通过听课,完成作业以及课后的设计作业的综合评价获得综合评价分数。

课程还拥有可拓展资源,在基于大数据统计基础上的学生学习行为分析可以为学生提供学习建议和进度优化安排,有效提高学习能力。


授课目标

通过本门课程的教学,使学生牢固掌握现代光学有关的基本概念,建立清晰的物理图象,培养学生分析和解决问题的能力,为将来的专业课程或工作打好坚实基础。

课程大纲

第一周 光学总论

1.1 课程要求、光学史

1.2 光学史

1.3 光的波长·光强、波动的数学描述

1.4 光度学基本概念

1.5 几何光学的基本定律


第二周 几何光学

2.1 惠更斯原理、费马原理

2.2 课程练习、有关成像的基本概念

2.3 球面旁轴成像

2.4 薄透镜

2.5 光波的叠加


第三周 光波的叠加Ⅰ

3.1 光波的叠加

3.2 相干点光源的干涉

3.3 分波前干涉

3.4 分波前干涉

3.5 空间相干性


第四周 光波的叠加Ⅰ

4.1 空间相干性

4.2 薄膜干涉

4.3 等倾条纹和等厚条纹

4.4 等倾条纹和等厚条纹

4.5 等倾条纹和等厚条纹、迈克尔逊干涉仪


第五周 光波的叠加Ⅰ、光波的叠加Ⅱ

5.1 迈克尔逊干涉仪、时间相干性

5.2 时间相干性

5.3 惠更斯-菲涅尔原理

5.4 单缝的夫琅禾费衍射

5.5 单缝的夫琅禾费衍射


第六周 光波的叠加Ⅱ

6.1 单缝的夫琅禾费衍射

6.2 光学仪器的分辨本领

6.3 光学仪器的分辨本领

6.4 多光束干涉

6.5 多光束干涉


第七周 光波的叠加Ⅱ

7.1 多光束干涉

7.2 多光束干涉

7.3 X射线的衍射

7.4 X射线的衍射

7.5 全息照相


第八周 光波的叠加Ⅱ

8.1 光的偏振状态

8.2 线偏振光的获得与检验

8.3 反射和折射时光的偏振

8.4 双折射现象

8.5 双折射现象


第九周 光的横波性

9.1 椭圆偏振光和圆偏振光

9.2 偏振光的干涉

9.3 人工双折射

9.4 旋光现象

9.5 激光-原子的激发和辐射


第十周 激光

10.1 激光-由受激辐射产生激光的两个基本条件

10.2 激光-激光器的实例: He - Ne 气体激光器

10.3 激光-光学谐振腔

10.4 激光-应用

10.5 傅立叶变换信息光学


第十一周 傅立叶变换信息光学

11.1 傅立叶变换信息光学

11.2 傅立叶变换信息光学

11.3 光的吸收

11.4 光的吸收

11.5 光的色散


第十二周 光的吸收、色散和散射

12.1 光的散射

12.2 非线性光学简介

12.3 非线性光学简介

12.4 光学前沿技术

12.5 光学前沿技术


第十三周 光学课程总结、模拟仿真软件

13.1 光学课程总结

13.2 光学课程总结

13.3 光学模拟软件

13.4 FDTD solutions仿真软件


预备知识

大学一年级均可修读。

证书要求

学习成绩评定按照在线学习学时数和期末考试成绩以及作业情况予以总体评价,

1. 本课程学习任务包括观看视频、完成每讲单元测验、期末考试、线上实验项目设计;

2. 单元测验占总成绩30%,期末考试成绩占50%,域外成绩(线上实验项目设计)占20%,总成绩60-84分可获得合格证书,总成绩85分及以上可获得优秀证书


参考资料

1.光学,易明,高等教育出版社,1999

2.光学,王楚,汤俊雄,北京大学出版社,2001

3.光学,赵凯华,钟锡华,北京大学出版社,1984

4.Principles of Optics(7th edition),M.Born,E.Wolf,世界图书出版社,2001