《光學1》課程教學大綱

《光學1》教學大綱一、課程基本信息課程名稱光學Optics課程編碼SCC521111020開課院部理學院課程團隊光學教學團隊學分2.0課內(nèi)學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時0適用專業(yè)地球物理學授課語言中文先修課程高等數(shù)學（2-1）、高等數(shù)學（2-2）、力學、熱學、電磁學課程簡介（必修）《光學》課程是地球物理學專業(yè)的基礎課程，以光的本性、光的干涉和衍射、成像、典型光學儀器、光的偏振、光在晶體中的傳播和光與物質(zhì)相互作用等內(nèi)容作為主要內(nèi)容，是繼《力學》、《熱學》和《電磁學》之后又一門重要的基礎理論課程。通過本門課程的教學，使學生系統(tǒng)地掌握光學的基本原理和基本知識，對各種光學現(xiàn)象，如光的反射折射、成像、干涉、衍射、偏振、光的波動性和粒子性等現(xiàn)象能夠建立起鮮明的物理圖像，能夠掌握各種光學儀器的原理和應用，并能應用科學的觀點解釋生活中的各種光學現(xiàn)象，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，為畢業(yè)后從事與物理相關的科學研究、教學和其它工作打下良好的基礎。Opticsisabasiccourseofgeophysics.Itmainlyintroducesthenatureoflight,thespreadoflight,interferenceanddiffractionoflight,imaging,typicalopticalinstruments,thepolarizationoflight,lightinthecrystal,absorption,dispersionandscatteringoflight,interactionbetweenlightandmatteretc.Itisanimportantbasictheoreticalcoursetogetherwith“Mechanics”,“Thermalphysics”and“Electromagnetism”.Inthecourse,studentscansystematicallymasterthebasicprinciplesandbasicknowledgeofoptics,establishaclearphysicalimageofreflectionandrefraction,imaging,interference,diffraction,polarization,waveandparticlepropertiesofoptics,masterthedevelopmentofmodernopticsandthebasicconceptsandprinciplesofmodernoptics,andcultivatetheabilityofanalyzingopticsproblemsandsolvingopticalproblems.Aftertheopticscourse,studentsshouldobtaingoodopticsfoundationforscientificresearch,teachingandotherrelatedworkaftergraduation.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：學生將掌握有關光的本性、光的傳播、光的波動性和量子性，包括成像、干涉、衍射、偏振、反射和折射、吸收與散射、光與物質(zhì)的相互作用等現(xiàn)象的基本原理、基本規(guī)律和相關儀器，并能夠解釋光的傳播、干涉、衍射、偏振、光與物質(zhì)相互作用的相關現(xiàn)象。否1.22M2目標2：了解光學在科研、生產(chǎn)和實踐上的應用，了解現(xiàn)代光學的發(fā)展趨向。能夠列舉近現(xiàn)代光學的相關技術及基本儀器。能運用光學原理分析光學器件的結構和用途。是5.14.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第0章緒論本章重點難點：光的本性。/////20.1光學的研究內(nèi)容和方法光學的研究內(nèi)容和方法。M2,M30.5講授0.5自學資料30.2光學發(fā)展簡史光的本性光學發(fā)展簡史和光的本性。M20.5講授0.5自學資料4第一章光的干涉本章重點難點：相干條件，等傾干涉和等厚干涉。/////51.1波動的獨立性、疊加性和相干性電磁波的傳播速度和折射率，光的強度，機械波的獨立性和疊加性，干涉現(xiàn)象是波動的特性，相干與不相干疊加。M11.3講授1.3作業(yè)61.2由單色波疊加所形成的干涉圖樣相位差和光程差，干涉圖樣的形成。M10.7講授0.7課后作業(yè)71.3分波面雙光束干涉光源和機械波源的區(qū)別，獲得穩(wěn)定干涉圖樣的條件，典型的干涉實驗。M11.5講授1.5課后作業(yè)81.4干涉條紋的可見度光波的時間相干性和空間相干性干涉條紋的可見度。M10.3講授0.3課后作業(yè)91.5菲涅耳公式菲涅耳公式，半波損失的解釋。M2,M30.3講授0.3自學資料101.6分振幅薄膜干涉（一）——等傾干涉單色點光源引起的干涉現(xiàn)象，單色發(fā)光平面所引起的等傾干涉條紋。M11講授1課后作業(yè)111.7分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉單色點光源所引起的等厚干涉條紋。M11.5講授1.5課后作業(yè)121.8邁克耳孫干涉儀基本原理，邁克耳孫干涉儀的應用。M10.6講授0.6課后作業(yè)131.9光的干涉應用舉例牛頓環(huán)檢查光學元件的表面，測量長度的微小改變，牛頓環(huán)。M10.8講授0.8課后作業(yè)14第二章光的衍射本章重點難點：惠更斯?-菲涅耳原理的物理意義，夫瑯禾費單縫衍射，平面衍射光柵。/////152.1惠更斯-菲涅耳原理光的衍射現(xiàn)象，惠更斯原理，惠更斯-菲涅耳原理。M2,M31講授1自學資料162.2菲涅耳半波帶菲涅耳衍射菲涅耳半波帶，合振幅的計算，圓孔的菲涅耳衍射，圓屏的菲涅耳衍射，波帶片。M11講授1課后作業(yè)172.3夫瑯禾費單縫衍射實驗裝置與衍射圖樣的特點，強度的計算，衍射圖樣的光強分布，單縫衍射圖樣的特點。M11講授1課后作業(yè)182.4夫瑯禾費圓孔衍射夫瑯禾費圓孔衍射。M11講授1課后作業(yè)192.5平面衍射光柵實驗裝置和現(xiàn)象的定性解釋，衍射光強分布，干涉和衍射的區(qū)別和聯(lián)系，光柵方程，譜線的半角寬度，譜線的缺級，光柵光譜。M12講授2課后作業(yè)20第三章幾何光學的基本原理本章重點難點：符號法則，薄透鏡物像公式。/////213.1幾個基本概念和定律費馬原理光線與波面，幾何光學的基本實驗定律，費馬原理，單心光束，實物，實像和虛像。M10.6講授0.6課后作業(yè)223.2光在平面界面上的反射和折射光導纖維光在平面上的反射，全反射，光導纖維。M2,M30.5講授0.5自學資料233.3光在球面上的反射和折射符號法則，球面折射對光束單心性的破壞，近軸光線條件下球面折射的物像公式，高斯公式和牛頓公式。M10.9講授0.9課后作業(yè)243.4光連續(xù)在幾個球面界面上的折射虛物的概念共軸光具組，逐個球面成像法，虛物的概念。M10.4講授0.4課后作業(yè)253.5薄透鏡近軸條件下薄透鏡的成像公式，橫向放大率。M11.6講授1.6課后作業(yè)263.6近軸物近軸光線成像的條件近軸物在近軸光線條件下球面折射成像的物像公式。M11講授1課后作業(yè)27第四章光學儀器的基本原理本章重點難點：望遠鏡，顯微鏡的原理，放大率和分辨本領。/////284.1助視儀器的放大本領放大本領的概念，放大鏡。M20.6講授0.6自學資料294.2顯微鏡的放大本領顯微鏡的光路圖，顯微鏡的放大本領。M10.6講授0.6課后作業(yè)304.3望遠鏡的放大本領開普勒望遠鏡，伽利略望遠鏡，反射式望遠鏡。M20.6講授0.6自學資料314.4助視儀器的像分辨本領分辨本領，人眼的分辨本領，望遠鏡物鏡的分辨本領，顯微鏡物鏡的分辨本領。M10.8講授0.8課后作業(yè)324.5分光儀器的色分辨本領光柵光譜儀的色分辨本領。M11講授和討論0.8課后作業(yè)33第五章光的偏振本章重點難點：各種偏振光的產(chǎn)生及鑒別方法。/////345.1自然光與偏振光光的偏振性，自然光與偏振光。M20.5講授0.5自學資料355.2線偏振光與部分偏振光由二向色性產(chǎn)生的線偏振光。M10.5講授0.5課后作業(yè)365.3光通過單軸晶體時的雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象，光軸、主平面，o光和e光的相對強度。M11講授1課后作業(yè)375.4光在晶體中的波面o光和e光在晶體中的波面。M10.5講授0.5課后作業(yè)385.5光在晶體中的傳播方向單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向，單軸晶體的主折射率。M10.5講授0.5課后作業(yè)395.6偏振器件波片M10.5講授0.5課后作業(yè)405.7橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光的描述，橢圓偏振光和圓偏振光的獲得，自然光改造成橢圓偏振光或圓偏振光。M11.5講授和討論1.5課后作業(yè)415.8偏振態(tài)的實驗檢驗線偏振光的檢驗，圓偏振光和橢圓偏振光的檢驗，補償器。M11講授1課后作業(yè)42第六章光的吸收、散射和色散本章重點難點：光的吸收、散射和色散的現(xiàn)象分析。/////436.1光的吸收一般吸收和選擇吸收，朗伯定律，吸收光譜。M10.6講授0.6課后作業(yè)446.2光的散射非均勻介質(zhì)中散射的經(jīng)典圖像，散射和反射、漫反射和衍射現(xiàn)象的區(qū)別，瑞利散射，散射光的偏振性，散射光的強度，分子散射。M10.6講授0.6課后作業(yè)456.3光的色散色散的特點，正常色散與反常色散。M1,M21.2講授和討論1.2自學資料四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置5-8道題目，平均每次課3道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對光學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。20%2匯報和討論1.每位學生完成一個調(diào)研匯報。2.成績采用百分制，根據(jù)匯報和回答問題情況完成情況評分。3.考核學生對光學知識的掌握和自主學習能力，匯報和答辯能力。20%3大作業(yè)1.本課程包含2次文獻調(diào)研大作業(yè)。調(diào)研大作業(yè)要求學生完成關于成像、偏振、光譜儀器及光與粒子相互作用等方面的調(diào)研報告。2.調(diào)研大作業(yè)根據(jù)學生調(diào)研報告撰寫情況評分。3.考核學生對光學知識的資料收集整理和匯總撰寫能力。10%4期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對光學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、簡答題、計算題等。50%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)30%A-獨立思考、按時完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成，解題思路不清晰，或步驟不完整，或答案不準確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂。2M2匯報和討論50%A-語言表述準確清晰，邏輯合理，結論準確。回答問題準確。B-語言表述較為準確，邏輯較合理，結論較準確?；卮饐栴}較準確。C-語言表述不準確或邏輯不合理或結論不準確，或不能就所討論問題做出合理回答。D-匯報表述不清，邏輯不合理，結論不準確。對所討論問題不能做出合理回答。3M2大作業(yè)50%A-調(diào)研報告邏輯清晰，格式規(guī)范，結論準確。B-調(diào)研報告邏輯較為清晰，格式較規(guī)范，結論較準確。C-調(diào)研報告邏輯不清晰或格式不規(guī)范。D-調(diào)研報告邏輯混亂，照搬抄襲。4M1期末考試70%（見試卷評分標準）評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材與參考資料序號教學參考資料明細1圖書|光學教程（第六版