工程光學(xué) 教學(xué)大綱

第頁工程光學(xué)一、課程說明課程編號：090154X10課程名稱：工程光學(xué)/課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課學(xué)時/學(xué)分：32/2先修課程：大學(xué)物理、工程數(shù)學(xué)適用專業(yè)：測控技術(shù)與儀器、電子科學(xué)與技術(shù)等教材、教學(xué)參考書：1.郁道銀.工程光學(xué)（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社,2011年；2.李湘寧.工程光學(xué)（第二版）.北京：科學(xué)出版社.2010年；3.蔡懷宇.工程光學(xué)復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答.北京：機械工業(yè)出版社，2009年二、課程設(shè)置的目的意義工程光學(xué)是測控技術(shù)與儀器、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)學(xué)科的一門公共基礎(chǔ)選修課，以應(yīng)用光學(xué)作為主要內(nèi)容，目的是讓學(xué)生能夠比較全面的了解和掌握幾何光學(xué)的基本理論，基本知識及像差概念，了解儀器設(shè)計和工程研究中的光學(xué)問題，構(gòu)建機、光、電、計算機一體化的現(xiàn)代檢測知識體系。從專業(yè)學(xué)科的工程要求入手，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決在工程技術(shù)上常見的光學(xué)問題的能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)近代光學(xué)理論、信息光學(xué)和光電儀器設(shè)計打下必要基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生擴(kuò)展專業(yè)領(lǐng)域，為從事測控及相關(guān)行業(yè)的設(shè)計和研究工作奠定相關(guān)知識基礎(chǔ)，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析、解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。三、課程的基本要求知識：掌握幾何光學(xué)的基本定律與成像理論，了解球面光學(xué)成像系統(tǒng)的基本知識，掌握理想光學(xué)系統(tǒng)和平面光學(xué)系統(tǒng)的基本理論，了解典型光學(xué)系統(tǒng)和現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，理解光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評價，光的衍射與傅里葉光學(xué)知識，掌握光波的特性，了解光的干涉、光的衍射，光扁振和光調(diào)制的內(nèi)容。了解儀器設(shè)計和工程研究中的光學(xué)問題，掌握光學(xué)儀器設(shè)計及光學(xué)系統(tǒng)整體布置的光學(xué)知識，建立光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的基本思維模式。能力：理解光學(xué)系統(tǒng)在現(xiàn)代檢測儀器中的重要性，掌握光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的基本理念，針對具體問題提出有效的解決方案，提高系統(tǒng)分析和設(shè)計能力。從應(yīng)用角度出發(fā)，將所學(xué)工程光學(xué)理論與傳感器與檢測技術(shù)及相關(guān)先修課程知識綜合應(yīng)用于實際工程檢測問題，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。在機、光、電、計算機交叉知識的學(xué)習(xí)、討論中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。素質(zhì)：建構(gòu)建機、光、電、計算機一體化的現(xiàn)代檢測知識體系和觀念，通過分析實驗討論培養(yǎng)分析溝通交流能力。建立現(xiàn)代儀器檢測技術(shù)系統(tǒng)的整體思維模式，通過學(xué)科交叉提升創(chuàng)新意識。具備對光學(xué)系統(tǒng)提出合理的性能及質(zhì)量要求的能力，綜合運用本課程與相關(guān)課程知識并考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等條件約束的觀念，提升理解工程實際問題與經(jīng)濟(jì)決策的基本素質(zhì)。通過課外導(dǎo)學(xué)的模式，提升自主學(xué)習(xí)意識，形成不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展素質(zhì)。四、教學(xué)內(nèi)容、重點難點及教學(xué)設(shè)計章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時分配教學(xué)重點教學(xué)難點教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）講課(含研討)實踐第1章幾何光學(xué)的基礎(chǔ)幾何光學(xué)的基本定律，成像的概念，成像系統(tǒng)，光路計算與近軸光學(xué)系統(tǒng)，球面光學(xué)成像系統(tǒng)。44費馬原理。物、實像、虛物、虛像的概念及分辨。教學(xué)思路：文字描述解說名詞、定義等基本概念，圖、表、文結(jié)合講解幾何光學(xué)定律及成像系統(tǒng)。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。第2章理想光學(xué)系統(tǒng)理想光學(xué)系統(tǒng)與共線成像理論，理想光學(xué)系統(tǒng)基點與基面，理想光學(xué)系統(tǒng)的物象關(guān)系，理想光學(xué)系統(tǒng)的放大律，理想光學(xué)系統(tǒng)的組合，透鏡。44圖解法求像的方法、解析法求像方法（牛頓公式、高斯公式）。放大率概念及公式，兩焦距之間的關(guān)系，組合公式和正切計算法。教學(xué)思路：文字描述解說名詞、定義等基本概念，圖、表、文結(jié)合講解理想光學(xué)的成像方法及組合應(yīng)用。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。第3章平面與平面系統(tǒng)平面鏡成像，平行平板，反射棱鏡，折射棱鏡與光楔，光學(xué)材料。44平面鏡的成像特點和性質(zhì)，平面鏡的旋轉(zhuǎn)特性，光學(xué)杠桿原理和應(yīng)用。折射棱鏡的作用，其最小偏向角公式及應(yīng)用，光楔的偏向角公式及其應(yīng)用。教學(xué)思路：文字描述解說名詞、定義等基本概念，圖、表、文結(jié)合講解平面光學(xué)的成像方法及光學(xué)材料的應(yīng)用。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。第4章光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制照相系統(tǒng)和光闌，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇，顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制與分析，光學(xué)系統(tǒng)的景深。33光闌、景深。瞳和窗的作用及概念，平面上所成的空間像。教學(xué)思路：結(jié)合實際應(yīng)用引出光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制問題及其特點和分析方法。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。第5章光度學(xué)和色度學(xué)基礎(chǔ)輻射量和光學(xué)量及其單位，成像系統(tǒng)面的光照度，顏色的分類及顏色的表觀特征，顏色匹配，色度學(xué)中的幾個概念。33光度學(xué)概念與表征；色度學(xué)概念與表征。光傳播過程中光學(xué)量的主要變化規(guī)律。教學(xué)思路：結(jié)合實際應(yīng)用介紹光度學(xué)和色度學(xué)基礎(chǔ)知識及其表征方法。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。第6章光線的光路計算及像差理論概述，光線的光路計算，軸上點球差，正弦差和慧差，像散和場曲，畸變，色差，波像差。33像差的定義、種類和消像差的基本原則。幾何像差的定義、影響因素、性質(zhì)和消像差方法。教學(xué)思路：文字描述解說名詞、定義等基本概念，圖、表、文結(jié)合講解光線的光路計算及像差理論。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。第7章典型光學(xué)系統(tǒng)眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)，放大鏡，顯微鏡系統(tǒng)，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，目鏡，攝影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸計算。55放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機、投影儀的結(jié)構(gòu)及成像。光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸計算、分辯率、變焦距光學(xué)系統(tǒng)。教學(xué)思路：結(jié)合實際應(yīng)用介紹放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機、投影儀等典型光學(xué)系統(tǒng)。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，典型光學(xué)系統(tǒng)現(xiàn)場觀摩。第8章現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)激光光學(xué)系統(tǒng)，傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng)，掃描光學(xué)系統(tǒng)，階躍型光纖光學(xué)系統(tǒng)。44現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)原理與特點?，F(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)原理。教學(xué)思路：結(jié)合光學(xué)儀器的發(fā)展趨勢，介紹現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)原理及特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課外文獻(xiàn)資料，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。第9章光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)偏振光概述，在晶體中的傳播，晶體光學(xué)性質(zhì)的幾何表示，偏振光的干涉。22光的偏振原理，晶體光學(xué)原理。偏振與偏振光的干涉。教學(xué)思路：文字描述解說名詞、定義等基本概念，圖、表、文結(jié)合講解現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)原理及特點。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)，課堂講授，課堂提問搶答，課后作業(yè)強化學(xué)習(xí)和認(rèn)識。注：實踐包括實驗、上機等五、實踐教學(xué)內(nèi)容和基本要求(無)六、考核方式及成績