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工程光学基础
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spContent=“工程光学基础”是本专业基础课之一,通过对课程的学习使学生系统地掌握基本的光学理论和分析方法,对常见光学仪器和光学测量方法有一定了解。为今后工作中进行相关光学仪器的设计、使用打下基础。同时为以后进一步学习光学相关课程打下基础。课程主要讲授几何光学和物理光学方面的基础理论、基本方法和典型光学系统的实例和应用。几何光学主要内容包括:几何光学基本定律与成像概念,理想光学系统,平面与平面系统,光学系统中的光束限制,典型光学系统等。物理光学主要内容包括:光的干涉和干涉系统,光的衍射,光的偏振和晶体光学基础等。
—— 课程团队
课程概述

  光的本质是电磁波,今天光学的研究对象已经拓展到电磁波信息的产生、传播、接收、处理和显示的各个方面,不再仅仅是物理学的一个分支,而是本身已经成为一个交叉学科,并且又和其他学科进一步交叉,为自然界和人类社会带来了巨大的进步,也给未来带来了无限的可能性。学习光学使我们对光现象形成新的认识,更深入地理解科学规律和学科交叉的意义,同时也为我们提供了支持社会发展的能力。

  根据研究对象,光学又可以分为若干分支,如几何光学、物理光学、生理光学、量子光学等。我们所说的“应用光学”是以几何光学为基础,撇开光的波动性质,以光线的传播来研究光学的传播与成像的一门科学。

  在“工程光学基础”中,我们主要讨论几何光学的基本定律、球面系统、平面系统和理想光学系统的理论,光学系统中光束的限制,显微镜、望远镜、摄影、投影等典型光学系统的理想模型、以及光学系统的像差,为以后学习光学系统的设计打下基础。同时物理光学内容包括:光的干涉和干涉系统,光的衍射,光的偏振和晶体光学基础等。

  因此本课程不仅包括基本理论,还包括工程技术中的一些实际问题,是从基本理论向工程技术过渡的桥梁,所以我们在学习中要注意理论和实际的结合。同时,几何光学的理论将贯穿本课程始终,所以我们在学习中要非常重视画图,对任何系统都要以图形为基础来理解光线传播和成像的关系。

授课目标

1、能利用几何光学基本定律、理想光学系统的基本理论、干涉、光偏振的基本原理等解释基本光学元件成像原理和成像规律。

2、能通过对光学系统中几种常见光阑的分析解释景深等现象,能对常见目视光学系统(放大镜、显微镜、望远镜)的光路及基本参数进行分析计算,能依据衍射极限分析设计常见目视光学系统要考虑的关键环节并提出合理解决方案,能在设计测量用显微镜、望远镜等光学系统时利用远心光路等减小测量误差。

3、能利用干涉基本理论分析干涉产生的条件,同时能对简单干涉系统进行分析计算。能正确区分等倾、等厚干涉,并能分析常见干涉装置的特点、测量方法以及测量能达到的精度、分辨率等。能利用光偏振的基本原理分析光通过偏振元件后的偏振状态及光的通过率。能分析光通过晶体偏振器件所产生的现象,能选用合适的偏振光学元件对光的偏振特性进行分析和判断。


成绩要求

    课程总成绩包括四个部分:“平时成绩”、“期中成绩”、“期末成绩”和“实验成绩”,其中“期末成绩”由期末卷面考试成绩决定,按百分制给出,占“总成绩”的50%;“期中成绩”由阶段性考试成绩决定,按百分制给出,占“总成绩”的10%;“平时成绩”由研讨、平时作业确定,占“总成绩”的20%;“实验成绩”由实验表现和实验报告质量两部分组成,占“总成绩”的20%

课程大纲
预备知识

预修课程:

微积分

大学物理

参考资料

《工程光学》 田芊,廖延彪,孙利群编著  清华大学出版社 2006-5-1

《几何光学.像差.光学设计》李晓彤,岑兆丰,,浙江大学出版社,2014.

《应用光学》张以谟主编 电子工业出版社 2008-8-1