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SPOC学校专有课程
第4次开课
开课时间: 2024年11月25日 ~ 2025年01月10日
学时安排: 3小时每周
当前开课已结束 已有 154 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=光是一种重要的自然现象,对光的认识是客观世界的进程中的一个重要组成部分,光学的发展遵循着“实验-假说-理论-实验的道路曲折地前进,也与我们的生活密切相关,在各领域取得了辉煌的成果。因此,光学既是古老的基础学科又是现代科技领域的最活跃的前沿学科之一,具有强大的生命力和不可估量的前景。让我们一起来探索光的奥秘吧!
光是一种重要的自然现象,对光的认识是客观世界的进程中的一个重要组成部分,光学的发展遵循着“实验-假说-理论-实验的道路曲折地前进,也与我们的生活密切相关,在各领域取得了辉煌的成果。因此,光学既是古老的基础学科又是现代科技领域的最活跃的前沿学科之一,具有强大的生命力和不可估量的前景。让我们一起来探索光的奥秘吧!
—— 课程团队
课程概述

光学是物理学的一个重要组成部分,是物理学专业的一门基础课程。光学主要研究光的本性、光的传播以及光与物质相互作用的规律。光学是一门实用性很强、应用性很广的学科,并和原子物理学、电动力学、量子力学等后继课程有关密切的联系。

本课程按光的干涉、光的衍射、几何光学、光的偏振、光的量子性和现代光学的次序安排。教学上应反映光学科学发展的先进水平。有些章节(例如干涉、衍射和偏振等)内容比较抽象,应配合课堂演示,并尽可能采用多媒体课件等现代化教学手段。

通过对本课程的学习,使同学首先牢固掌握光学的基本概念、原理和规律,并能利用其解决具体的计算问题。对光学的发展概况、研究方法以及在科研、生产和实践上的应用有所了解,具有分析和处理中学物理教材中光学部分问题的能力,为学好后继课程及适应今后的科学技术飞速发展的需要打下良好的基础。

 

授课目标

1. 具有较好的学科素养和教学能力。

2.具有较好的自主学习能力。

3.具备反思研究能力和团队协作精神。

成绩 要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


课程大纲
绪论
课时目标:1. 了解光学的研究内容与研究方法;2. 通过介绍光学发展史,阐明对立统一规律,否定之否定规律与量变质变规律,以培养学生的辩证唯物主义世界观。
第一节 光学的研究内容和方法
第二节 光学发展简史
第一章 光的干涉
课时目标:1. 着重阐明相干条件和光程差的概念;2. 着重阐明等倾干涉和等厚干涉的原理及其应用。对于额外程差,只讲形成的条件;3. 介绍迈克尔逊干涉仪和法布里──珀罗干涉仪的原理和应用,突出多光束干涉的特点。
第一节 波动的独立性、叠加性和相干性
第二节 由单色波叠加所形成的干涉图样
第三节 分波面双光束干涉
第四节 干涉条纹的可见度
第五节 分振幅薄膜干涉
第六节 干涉现象的应用
第二章 光的衍射
课时目标:1. 围绕惠更斯──菲涅耳原理阐明菲涅耳积分的物理意义;2. 着重阐明夫琅禾费单缝衍射和光栅衍射,导出单缝衍射光强公式;3. 着重阐明光栅方程的导出及其物理意义;4. 运用半波带法讨论菲涅耳园孔衍射,介绍环状波带片;5. 了解夫琅禾费圆孔衍射爱里斑及其重要性。
第一节 惠更斯──菲涅耳原理
第二节 菲涅耳衍射
第三节 夫琅禾费单缝衍射
第四节 晶体对X射线的衍射
第三章 几何光学的基本原理
课时目标:1. 采用新笛卡尔符号法则,阐明光线、光程、实物、虚物、实像、虚像等概念;2. 阐明薄透镜的物像公式和任意光线成像作图法,并配合习题课加强训练;3. 了解基点和基面的物理含义,掌握理想光具组作图求像的方法;4. 扼要介绍光学纤维的结构和应用。
第一节 几何光学的概念和定律 费马原理
第二节 光在平面界面上的反射和折射 光导纤维
第三节 光在球面上的反射和折射
第四节 光连续在几个球面上的折射 虚物的概念
第五节 薄透镜
第六节 近轴物近轴光线成像的条件
第七节 共轴理想光具组的基点和基面
第四章 光学仪器的基本原理
课时目标:1. 着重阐明放大本领的含义和计算;2. 着重介绍典型光学仪器(显微镜、望远镜等)的工作原理、放大本领和分辨本领;3. 了解光通量、发光强度和照度的概念。
第一节 人的眼睛
第二节 助视仪器的放大本领
第三节 光度学概要──光能量的传播
第四节 助视仪器的像分辨本领
第五章 光的偏振
课时目标:1. 阐明各种偏振光的概念及其检验方法;2. 掌握布儒斯特定律和马吕斯定律;3. 叙述1/4波片的功用,分析偏振光干涉的条件及其实现方法。
第一节 自然光和偏振光
第二节 光通过单轴晶体时的双折射现象
第三节 偏振器件
第四节 椭圆偏振光和圆偏振光
第五节 偏振态的实验检验
第六节 偏振光的干涉
第六章 光的量子性
课时目标:1. 了解光的量子性的发展过程;2. 掌握光电效应和康普顿效应的原理及其定量计算;3. 了解德布罗意波和波粒二象性的概念。
第一节 光电效应
第二节 康普顿效应
第三节 德布罗意波
第四节 波粒二象性
第七章 现代光学基础
课时目标:1. 了解亚稳态、受激辐射、粒子数反转、光激励、光振荡等概念;2. 简要介绍红宝石激光器和He-Ne激光器;3. 介绍激光的特性与应用,全息照相。
第一节 光与物质相互作用
第二节 激光原理
第三节 激光的特性与应用
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预备知识

高等数学、力学、电磁学

参考资料


[1] 姚启钧原著,华东师大光学教材编写组改编.光学教程.第六版.北京:高等教育出版社,2019

[2] 赵凯华、钟锡华.光学(重排版).北京:北京大学出版社,2018

[3] 尤金·赫克特 (Eugene Hecht).光学(英文版).第五版.北京:电子工业出版社,2017

[4] 王文军,张山彪,杨兆华.光学.北京:科学出版社,2018

[5] 蔡履中.光学.第三版.北京:科学出版社,2017

[6] 郭永康等.光学教程.第三版.北京:高等教育出版社,2017

[7] 宣桂鑫等.光学教程学习指导.第六版.北京:高等教育出版社,2019

[8] 母国光,战元龄.光学.第二版.北京:高等教育出版社,2009

盐城师范学院
3 位授课老师
刘成林

刘成林

教授

杨亮亮

杨亮亮

副教授

尤源

尤源

教授,系主任

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