《光学》教学大纲

光学作为物理学的一个重要分支，对近代物理学乃至整个自然科学和技术领域的发展产生了巨大的影响。正因为如此，光学课程始终是物理学及相关专业最重要的专业基础课程之一。同时，光学学科极强的应用性使之与现代工程技术的关系极为密切，因而光学课程又是一门重要的技术基础课程。不仅物理学各专业需要，而且随着学科间的不断交叉和渗透，许多相关的工程技术类（材料、机电、测控、电子信息等）专业也需要开设类似课程。光学课程已成为光电信息科学与工程、应用物理学、材料物理等专业学生最有影响且最受欢迎的专业基础课程之一。

第1章 光的本性 1、了解光学的发展概况

2、理解光线与光程的概念，理解光传播的直线性、性和可逆性，理解费马原理。

3、掌握反射定律、折射定律、全反射原理等几何光学的基本定律。 4、了解棱镜、光纤的基本结构及其应用。 5、了解光度学的基本概念。

6、了解光波的概念、描述方法及光波的电磁性质。

7、理解光的横波性与偏振特性以及自然光、部分偏振光与偏振光的概念。 8、理解菲涅耳公式及振幅、强度和能量反射率与透射率概念。 9、掌握布儒斯特定律以及利用反射和折射获得平面偏振光的方法。 10、掌握斯托克斯倒易关系、马吕斯定律。 11、了解光的量子性的基本概念。

12、理解黑体辐射、光电效应、康普顿效应及光的波粒二象性。 第2章 光学成像的几何学原理

1、掌握物与像、物空间与像空间的基本概念、光学系统理想成像的条件、傍轴成像条件。

2、会推导平面及单球面折射与反射成像公式，会运用高斯物像公式、牛顿物像公式、焦距公式、横向放大率公式解决物像关系、焦距及放大率等问题。

3、理解共轴球面系统的逐次成像规律，会计算厚透镜及薄透镜的成像问题。 4、理解理想光具组基点和基面的概念，理解焦点、主点、节点的确定方法，掌握理想光具组成像的几何作图法。 5、了解像差及光阑的概念。

6、理解光学仪器放大本领和集光本领的概念，掌握成像仪器、助视仪器及分光仪器的基本结构和原理。 第3章 光的干涉

1、了解波前的概念及球面波的傍轴条件与远场条件。

2、理解波动叠加与光的干涉现象，理解光的相干条件及干涉条件。 3、掌握获得相干光波的方法。

4、掌握杨氏干涉实验的分析方法、干涉图样强度分布及干涉条纹特点，了解杨氏干涉的应用。

5、了解空间相干性的概念及光源宽度与光场空间相干性的关系，了解时间相干性的概念及光源光谱宽度与光场时间相干性的关系。

6、掌握薄膜等倾、等厚干涉的特点与分析方法，会用光程差或相位差公式计算有关薄膜干涉问题。

7、了解增透膜、增反膜的概念及应用。

8、掌握迈克尔逊干涉仪、法布里－珀涉仪的原理、特点及应用。 第4章 光的衍射

1、了解光的衍射现象及惠更斯－菲涅耳原理。

2、掌握利用菲涅耳半波带法和振幅矢量法分析圆孔和的菲涅耳衍射。 3、掌握夫琅和费衍射图样的观察方法。

4、掌握利用菲涅耳半波带法、振幅矢量法以及衍射积分法分析单缝、矩形孔双缝的夫琅和费衍射，理解衍射图样的光强分布特点。

5、了解圆孔夫琅和费衍射图样的特点，掌握艾里斑与圆孔大小的关系。 6、掌握平面光栅衍射的分析方法、衍射图样强度分布特点、光栅光谱、以及光栅方程的运用。

7、了解闪耀光栅、正弦光栅以及体光栅的概念及衍射特点。 8、了解衍射与干涉的关系

9、了解二维傅里叶变换的基本概念及夫琅和费衍射与傅里叶变换的联系。 第5章 光学成像的波动学原理

1、了解阿贝成像原理与空间滤波的基本概念。 2、了解全息成像原理及应用。

3、了解全息透镜与菲涅耳波带片的概念、特点及应用。

4、理解衍射受限光学成像系统分辨本领的概念及瑞利判据的意义，掌握像放大仪器、助视仪器及分光仪器的分辨本领计算方法。 第6章 光的双折射 1、了解晶体的双折射现象。

2、理解单轴晶体双折射的特点以及寻常光和非常光的概念。 3、掌握各种偏振光学器件的原理、结构特点及应用。

4、掌握自然光、部分偏振光、平面偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的获得与检验方法。

5、掌握平面偏振光干涉的分析方法、干涉图样的强度分布特点，了解会聚偏振光干涉的特点。

6、了解应力双折射、电光效应、磁光效应的概念及应用。

7、了解圆双折射的概念，掌握自然旋光和磁致旋光效应（法拉第效应）的特点及应用。

第7章 光的吸收、色散及散射

1、了解吸收及吸收光谱的概念，掌握吸收定律。 2、了解色散的特点及正常色散和反常色散的区别。 3、了解相速度与群速度的概念及相互联系。

4、了解散射的概念及一般规律，理解瑞利散射、米氏散射、拉曼散射的特点。

第8章 激光基础

1、了解自发辐射、受激辐射、能级寿命、粒子数布居反转与光放大等概念。 2、了解激光的产生、激光器的基本结构、光学谐振腔的原理。 3、了解激光的模式及几种典型激光器的特点。