《光學(xué)》教學(xué)大綱課程英文名Optics課程代碼J0712Z03學(xué)分4總學(xué)時(shí)64理論學(xué)時(shí)64實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程力學(xué)，高等數(shù)學(xué)適用專業(yè)應(yīng)用物理學(xué)、聲學(xué)開課學(xué)院理學(xué)院執(zhí)筆人審定人制定時(shí)間2019年03月注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)(一)課程地位振動(dòng)和波動(dòng)是橫跨物理學(xué)不同領(lǐng)域的一種非常普遍而重要的運(yùn)動(dòng)形式，是聲學(xué)，光學(xué)，電工學(xué)，無線電等技術(shù)部門的理論基礎(chǔ)。光學(xué)是普通物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是研究光的本性、光的傳播和光與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)學(xué)科。光學(xué)是近代物理學(xué)的生長(zhǎng)點(diǎn)，例如量子力學(xué)就起源于光學(xué)。在物理專業(yè)中，它和原子物理、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)等后繼課有密切的關(guān)系，另外，也是光學(xué)專業(yè)的碩士研究生學(xué)好《高等光學(xué)》、《非線性光學(xué)》等課程的前提。(-)課程目標(biāo).知識(shí)目標(biāo)：通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握振動(dòng)與波動(dòng)現(xiàn)象的物理規(guī)律。學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和光學(xué)基本理論解決具體問題。掌握幾何光學(xué)、物理光學(xué)和光與物質(zhì)相互作用的主要內(nèi)容和理論，牢固地掌握幾何光學(xué)、波動(dòng)光學(xué)、量子光學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)的基本理論和應(yīng)用，深刻理解有關(guān)干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象的原理和規(guī)律，理解光的波動(dòng)、量子本性，培養(yǎng)學(xué)生的抽象邏輯思維能力，為后續(xù)課程奠定必要的基礎(chǔ)。.能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析'概括的思維能力；培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、觀察和獨(dú)立思考的能力。通過光學(xué)內(nèi)容和研究方法的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀。.素質(zhì)目標(biāo)：加強(qiáng)科學(xué)方法的教育，培養(yǎng)其良好的科學(xué)素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，初步具備分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)精神，創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)美感；引導(dǎo)學(xué)生開展團(tuán)隊(duì)式實(shí)踐性學(xué)習(xí)，還有助于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神及有效的溝通能力。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法本課程采用雙語教學(xué)，以課堂教學(xué)為主。在教學(xué)中要求有雙語的最基本形式，對(duì)教材的利用要有一定的雙語滲透，課外作業(yè)、期中、期末考核中對(duì)學(xué)生的雙語學(xué)習(xí)要有一定要求，學(xué)生會(huì)用簡(jiǎn)單的英語描述一些光學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象并解釋。專門安排小組討論課，同時(shí)選擇部分課程內(nèi)容形成專題，以學(xué)生為主討論專題內(nèi)容及習(xí)題，學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)式學(xué)習(xí)，通過教師講解和團(tuán)隊(duì)討論相結(jié)合的方式，使學(xué)生掌握各部分內(nèi)容，從而完成教學(xué)任務(wù)。三、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章、振動(dòng)主要內(nèi)容：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三個(gè)特征量，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成?；疽螅?、掌握描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的各物理量（特別是相位）的物理意義及各量之間的相互關(guān)系。2、掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本特征。能建立彈簧振子或單擺諧振動(dòng)的微分方程并根據(jù)初始條件寫出一維諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，并理解其物理意義。3、理解旋轉(zhuǎn)矢量法，并能用其分析有關(guān)問題。4、掌握兩個(gè)同方向、同頻率簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成規(guī)律，以及合振動(dòng)振幅極大和極小的條件。第二章、波動(dòng)主要內(nèi)容：機(jī)械波的形成和描述，波動(dòng)方程和波形曲線，縱波和橫波，波的能量及特征，波的合成，行波和駐波，惠更斯原理?；疽螅?、理解機(jī)械波產(chǎn)生的條件?？v波和橫波。2、掌握根據(jù)已知質(zhì)點(diǎn)的諧振動(dòng)方程建立平面簡(jiǎn)諧波波動(dòng)方程的方法，以及波動(dòng)方程的物理意義。3、掌握駐波的概念，形成駐波的條件、以及與行波的區(qū)別。4、理解波形圖線。了解波的能量特征及能流，能流密度等概念。5、理解惠更斯原理和波的疊加原理。了解波的衍射現(xiàn)象。掌握波的相干條件。應(yīng)用相位差或波程差概念分析和確定相干波疊加后振幅加強(qiáng)和減弱的條件。第三章、光的干涉主要內(nèi)容：光的相干條件和光程，干涉圖樣的光強(qiáng)分布，等傾干涉和等厚干涉，邁克爾遜干涉儀?；疽螅?、掌握光的相干條件和光程的概念。理解相干與非相干迭加。2、掌握分波面雙光束干涉的光強(qiáng)分布規(guī)律；干涉條紋的特征及其有關(guān)計(jì)算；注意勞埃鏡干涉中的半波損失。3、掌握分振幅薄膜干涉的光強(qiáng)分布規(guī)律，等傾、等厚干涉條紋的特征。4、了解牛頓環(huán)、邁克爾遜干涉儀的原理結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。第四章、光的衍射主要內(nèi)容：惠更斯-菲涅耳原理，菲涅爾衍射，夫瑯禾費(fèi)單縫衍射，平面光柵衍射?；疽螅?、掌握惠更斯-菲涅耳原理公式的物理意義及應(yīng)用。2、掌握夫瑯禾費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布規(guī)律。3、掌握平面光柵衍射的基本原理和應(yīng)用，理解光柵分光原理、光柵方程、缺級(jí)條件公式的意義、并能熟練應(yīng)用。第五章、光的偏振主要內(nèi)容：光的五種偏振狀態(tài)及實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法，布儒斯特定律和馬呂斯定律，雙折射現(xiàn)象，波片的分類及功用。基本要求：1、偏振證實(shí)了光的橫波性。理解光的偏振，常見有幾種偏振態(tài)。2、熟悉不同的偏振光的物理圖象及其檢驗(yàn)方法。3、了解布儒斯特定律和馬呂斯定律。4、理解惠更斯原理對(duì)晶體雙折射現(xiàn)象的解釋。能分析偏振光的干涉。第六章、幾何光學(xué)的基本原理主要內(nèi)容：實(shí)像、虛像等概念，費(fèi)馬原理，薄透鏡物象公式，光學(xué)纖維?；疽螅?、掌握三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律、理解光程和費(fèi)馬原理。2、理解物與象、實(shí)與虛、近軸光線、理想共軸、基點(diǎn)基面等概念。3、掌握笛卡兒符號(hào)法則，掌握薄透鏡物象公式和任意光線的成象作圖法。第七章、光的吸收、散射和色散主要內(nèi)容：光的吸收、散射和色散的自然現(xiàn)象及經(jīng)典解釋?；疽螅?、熟悉光與物質(zhì)相互作用的微觀機(jī)理。2、理解吸收、散射、色散的經(jīng)典理論解釋。第八章、光的量子性主要內(nèi)容：黑體輻射、光電效應(yīng)及康普頓效應(yīng)，愛因斯坦的光子說，光子的特征?；疽螅?、通過黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)的學(xué)習(xí)，全面認(rèn)識(shí)光的量子性。形成對(duì)光的本性一一波粒二象性的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。2、正確運(yùn)用愛因斯坦光電方程計(jì)算光子能量、質(zhì)量、動(dòng)量，得出普朗克常數(shù)。3、正確認(rèn)識(shí)康普頓效應(yīng)與光電效應(yīng)的聯(lián)系和區(qū)別。熟練地計(jì)算康普頓波長(zhǎng)。四、課程學(xué)時(shí)安排

章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)第一章0.Introduction.Simpleharmonicmotion,Amplitude,Periodandfrequency,Phase;ThesolutionofconstantAand9.RotatingVector;3.SinglePendulumandthePhysicalPendulum;4.EnergyinSimpleHarmonicMotion;5.SuperpositionofSimpleHarmonicMotions81.完成課后習(xí)題9.6,9.7,9.10,9.14,9.19,9.25,9.28,9.30,9.33,9.342.自學(xué)DampedOscillation,ForcedOscillationandResonance課程目標(biāo)1,2,3第二章1.SeveralConceptsofMechanicalWave;WaveFunctionofSimpleHarmonicWave;EnergyinWaveMotion;HuygensPrinciple,DiffractionandInterferenceofWaves;StandingWaves;PlaneElectromagneticWaves;7.SoundWave;UltrasonicWaveandInfrasonicWave10.完成課后習(xí)題10.7,10.8,10.10,10.1310.14,10.18,10.21,10.24,10.29.討論超聲的應(yīng)用課程目標(biāo)1,2,3第三章.CoherentLight;.Young'sDouble-slitInterference,LloydMirror;.OpticalPath,FilmInterference;.Wedge,Newton'sRing;.MichelsonInterferometer10.完成課后習(xí)題11.8,11.9,11.11,11.12,11.14,11.15,11.21,11.23.自學(xué)原子的發(fā)光機(jī)理課程目標(biāo)1,2,3第四章1.TheDiffractionofLight;2.Single-slitDiffraction;3.HoleDiffraction,theResolutionCapabilityofOpticalInstruments;4,DiffractionGrating81.完成課后習(xí)題11.24,11.25,11.26,11.27,11.29,11.30,11.32課程目標(biāo)1,3第五章ThePolarizationofLight,MalusLaw;ThePolarizationofReflectedLightandRefractedLight;TheBirefringence;Topic:Laser8.完成課后習(xí)題11.34,11.35,11.36,11.37,11.39.小組討論：激光的產(chǎn)生和應(yīng)用課程目標(biāo)123第六章ThefundamentalLawsofGeometricalOptics;Thecatoptricimagingandthedioptricimagingoflightontheplane;Catoptricimaginganddioptricimagingoflightonsphericalsurface;Thinlens81.完成補(bǔ)充練習(xí)課程目標(biāo)1,2第七章Absorption,DispersionandScatteringofLight4.完成補(bǔ)充練習(xí).小組討論：生活中的光學(xué)現(xiàn)象課程目標(biāo)1,2,3第八章.BlackbodyRadiation,Planck'sEnergyQuantumAssumption;.PhotoelectricEffect;.ComptonEffect,Wave-ParticleDualityofLight.DeBroglieWave,Wave-ParticleDualityofMaterialParticle81.完成課后習(xí)題15.8,15.9,15.11,15.13,15.12,15.14,15.21,15.23課程目標(biāo)1,2五、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）