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高教出版社
《物理光学》(第3版)
梁铨廷
电子工业出版社
《物理光学与应用光学》
石顺祥
西安电子科技
大学2008
授课教师
周杰
职称
副教授
单位
物理系
授课时间
注:
表中()选项请打“”。
【理、工科】
周次
第一周,第1次课
备注
章节
名称
绪论
理论课(√);
实验课();
习题课()
教学时数
2
教学目的及要求
1.使学生了解本课程的主要内容及目的、在专业学习中的地位、课程的特点、所用教材及参考书目等;
2.使学生了解光学的研究内容和方法,了解光学的发展简史。
3.了解光学知识框架及特点
4.了解学习光学的方法
教学内容提要
时间分配
本课程的主要内容及知识构架
介绍教材及参考书目等
结论
1.1光学的研究内容和方法
1.2光学的发展简史
1.3光学特点及学习光学的方法
45’
教学重点
与难点
1.光学的研究内容与方法
2.光学的知识特点及学习方法
讨论练习
作业
教学
手段
多媒体教学
参考资料
教学平台
第一周,第2次课
第1章光的干涉
光的电磁波理论
1.学习光波的电磁理论;
2.理解光的强度与光振动振幅间的关系。
第1章光的干涉
1.1.1麦克斯韦方程组
1.1.2电磁波与光波
1.1.3光波的传播速度及介质的折射率
1.1.4电磁波的横波性
1.1.5光波的能量分布-光强
1.1.6光源
1.光学的研究内容与特点
2.光的电磁波理论
第二周,第3次课
波动的独立性、叠加性和相干性
1.掌握单色光波的描述
2.了解光波的特性
3.理解产生干涉的基本条件
1.1.7单色光波及其描述
1.2.1波动的独立性和叠加性
1.2.2干涉现象是波动的特性
1.2.3相干叠加与不相干叠加
1.2.4相干条件
重点:
1.单色光波的描述
2.产生干涉的基本条件;
难点:
单色光波的描述;
第二周,第4次课
第1章光的干涉
由单色叠加所形成的干涉图样
分波面双光束干涉
1.理解相位差、光程差概念
2.能分析单色光波干涉图样的形状及特点
3.了解分波面干涉是获取相干光的一种方法
4.掌握杨氏干涉实验装置的特点及其干涉图样的特点
1.3.1相位差与光程差
1.3.2干涉图样的形状分析
1.3.3干涉图样的特点
1.4.1光波源与机械波源的区别
1.4.2典型的干涉实验
1.杨氏干涉
教学重点与难点
1.光程、光程差与相位差概念及计算
2.单色干涉图样的形状及规律分析;
1.杨氏干涉特点分析。
讨论练习作业
参考
资料
第三周,第5次课
干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性
1.了解菲涅耳双镜、劳埃德镜、维纳实验装置及干涉图样特点
2.掌握“半波损失”概念及其产生的条件
3.掌握干涉条纹可见度概念;
4.理解光源单色性、光源尺寸对干涉条纹可见度的影响;
2.菲涅耳双镜实验
3.劳埃德镜实验
4.维纳实验
1.4.3半波损失及其产生的条件
1.5.1干涉条纹的可见度
1.5.2光源的非单色性对干涉条纹的影响
1.5.3时间相干性
1.常见分波面干涉实验装置及特点分析
2.半波损失概念及产生条件。
3.可见度概念
4.影响干涉条纹可见度的原因分析;
光源单色性对条纹可见度的影响
例题:
习题:
,
教学手段
第三周,第6次课
*菲涅耳公式光的干涉
分振幅薄膜干涉
(一)--等倾干涉
分振幅薄膜干涉
(二)--等厚干涉
实习()
1.了解光源相干性与光源尺寸间的关系;
2.理解菲涅耳公式及其对“半波损失”的解释
干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性
1.5.4光源的线度对干涉条纹的影响
1.5.5空间相干性
*菲涅耳公式*菲涅耳公式
1.6.1菲涅耳公式
1.6.2半波损失的解释
1.空间相干性
2.菲涅耳公式的应用
半波损失的解释
第四周,第7次课
分振幅薄膜干涉
(一)--等倾干涉
光的干涉
1.了解分振幅是获取相干光方法之一;
2.学习并掌握分振幅等倾干涉的条纹特征和光强公布;
3.理解“额外光程差”概念及其产生的条件。
4.学习并掌握分振幅等倾干涉的条纹特征和光强公布;
分振幅薄膜干涉--等倾干涉
1.7.1单色点光源引起的等倾干涉现象
1.7.2单色发光平面所引起的等倾干涉条纹
1.等倾干涉中的光程差分析;
2.等倾干涉条纹特征及光强分布分析;
1.等倾干涉中的光程差分析
;
第四周,第8次课
分振幅薄膜干涉
(二)--等厚干涉
1.学习并掌握分振幅等厚干涉的条纹特征和光强公布;
2.了解薄膜颜色及其形成原因
分振幅薄膜干涉--等厚干涉
1.8.1单色点光源引起的等厚干涉现象
1.8.2劈尖干涉牛顿环
1.8.3薄膜色
1.等厚干涉中的光程差分析;
2.等厚干涉条纹特征及光强分布分析
1.等厚干涉中的光程差分析
2.薄膜色的理解;
第五周,第9次课
第1章 光的干涉
迈克尔孙干涉仪
1.学习迈克尔孙干涉仪的基本原理、结构及应用
1.7迈克尔孙干涉仪
1.7.1迈克尔孙干涉仪的基本原理
1.7.2迈克尔孙干涉仪的应用
1.7.3迈克尔孙干涉仪的发展
1.迈克尔孙干涉仪的基本原理及应用;
作业
第五周,第10次课
法布里一珀罗干涉仪多光束干涉
光的干涉应用举例 牛顿环
1.学习法布里一珀罗干涉仪结构、干涉条纹的特点;
2.了解多光束干涉的光强分布。
法布里一珀罗干涉仪多光束干涉
1.10.1 法布里一珀罗干涉仪结构及原理
1.10.2 多光束干涉
光的干涉应用举例
1.F-P干涉仪的结构与基本原理;
2.牛顿环装置及原理分析
1.F-P干涉分析仪透射光特点分析。
2.形成牛顿环的反射光光程差的分析
例题 作业
第五周,第7次课
a)光的干涉
第1章小结习题课
理论课();
习题课(√)
1.明确第1章的学习目标
2.掌握分析光波干涉问题的基本方法
3.能熟练解决干涉问题(习题)
4.能解释日常生活中常见的光的干涉现象
5.对多光束干涉问题不作具休要求。
第1章小结
1.基本内容(知识框架)
2.课程目标
3.分析、解决光学干涉习题的一般方法
对双光束干涉,从分析双光束的光程差(核心)入手,结合实验(或题设)装置,相干相长、相干相消条件,具体分析光强分布,干涉图样的形状、位置及特点。
1.基本内容与课程目标介绍
2.分析干涉现象的基本方法。
,,
讨论
第五周,第8次课
第2章光的衍射
惠更斯-菲涅耳原理
菲涅耳半波带菲涅耳衍射
1.理解光的衍射现象,产生衍射现象的条件及衍射现象的分类;
2.明确衍射现象是波动的基本属性,与直线传播在本质是不矛盾的;
3.了解惠更斯原理及其优、缺点;
4.理解惠更斯-菲涅耳原理基本内容及数学表达式
2.1.1光的衍射现象
2.1.2惠更斯原理
2.1.3惠更斯-菲涅耳原理
菲涅耳半波带菲涅耳衍射
2.2.1菲涅耳半波带
2.2.2合振幅的计算
1.惠更斯-菲涅耳原理
2.菲涅耳半波带
3.合振幅的计算
1.半波带概念
2.合振幅的计算
第六周,第9次课
第2章光的衍射
目的
及要求
1.掌握“菲涅耳半波带”法,并能利用“半波带法”分析圆孔、圆盘的菲涅耳衍射;
2.了解波带片的结构、特点(特别是成像特点)。
3.理解直线传播与衍射间的联系
4.了解菲涅耳直边衍射
时间
分配
2.2.3.圆孔的菲涅耳衍射
2.2.4圆屏的菲涅耳衍射
2.2.5.波带片
2.2.6.直线传播与衍射的联系
2.2.7菲涅耳直边衍射
1.应用“半波带法”分析给定点的光强分布。
1.求圆孔对给定点所对应的“半波带”数。
第七周,第10次课
第2章光的衍射
夫琅禾费单缝衍射
夫琅禾费圆孔衍射
1.了解观察夫琅禾费衍射的实验装置与衍射图样的特点
2.掌握分析夫琅禾费衍射的基本方法;
3.掌握夫琅禾费单缝衍射光强分布规律,并能对单缝衍射现象进行解释;
4.了解夫琅禾费圆孔衍射光强分布规律,并能对单圆孔衍射的艾里斑进行计算;
夫琅禾费单缝衍射
2.3.1实验装置与衍射图样的特点
2.3.2强度的计算
2.3.3衍射图样的光强分布
2.3.4单缝衍射图样的特点
夫琅禾费圆孔衍射
45’
1.夫琅禾费单缝衍射光强分布;
2.夫琅禾费圆孔衍射艾里斑的计算;
1.夫琅禾费单缝衍射光强分布。
第七周,第11次课
备注
平面衍射光栅
1.掌握平面光栅衍射的基本原理和应用;
2.理解光栅分光原理;
3.掌握光栅方程、缺级和谱线半角宽度的概念和计算。
2.8.1实验装置和现象的定性解释
2.8.2光栅衍射的强度分析
2.8.3双缝衍射
2.8.4干涉与衍射的区别与联系
2.8.5光栅方程
2.8.6谱线的半角宽度
2.8.7谱线缺级
教学重点与
难点
1.夫琅禾费光栅衍射光强分布;
2.光栅方程与谱线缺级;
1.光栅衍射的强度分布特点
第八周,第12次课
*晶体对X射线的衍射习题课
第3章几何光学的基本原理
几个基本概念和定律费马原理
1.学习光栅光谱的特点
2.学习分析、解决光学衍射习题的一般方法;
(1)菲涅耳衍射:
半波带法对衍射作定性分析。
关键是如何分割“波面”?
如何求某给定波面所能分割的半波带数k?
现由k的奇偶性判断所求点光强的大小。
(2)夫琅禾费衍射:
应用“惠更斯-菲涅耳原理”对光强分布定量讨论。
特别是明暗衍射条纹的条件应用。
3.掌握几何光学的基本概念及其与波动光学概念间的关系
4.掌握几何光学基本实验定律
5.了解费马原理及其作用,不要求掌握其应用
2.8.8光栅光谱
2.8.9闪耀光栅
*晶体对X射线的衍射(学生自学)
习题课:
主要是根据学生的作业情况,对布置的课后作业进行分析讲解。
几个基本概念和基本定律费马原理
45
1)光栅光谱及其特点分析;
2)几何光学基本概念
1).光栅光谱特点;
2)费马原理
第九周,第13次课
第3章几何光学的基本原理
光在平面界面的反射和折射光导纤维
1.理解物和像的概念,掌握虚物和虚像的实质;
2.掌握光在平面界面上的反射和折射规律
3.1.4单心光束
3.1.5实物、实像、虚像的概念
光在平面界面上的反射和折射光导纤维
3.2.1光在平面上的反射
3.2.2光在平面上的折射
3.2.3全反射光导纤维
3.2.4棱镜
1)光在平面界面上的反射和折射特点分析;
1).光在平面界面上的折射特点分析
例P120
作业:
第九周,第14次课
光在球面上的反射和折射
1.掌握新笛卡儿符号法则
2.掌握球面反射成像公式,分析成像规律。
3.掌握球面折射成像公式,分析成像规律。
3.3.1符号法则
3.3.2球面反射对光束单心性的破坏
3.3.3近轴光线条件下球面反射的成像公式
3.3.4球面折射对光束单心性的破坏
3.3.5近轴光线条件下球面折射的成像公式
3.3.6高斯公式和牛顿公式
1)符号法则;
2)光在球面上的反射和折射特点分析;
1)光在球面上的反射、折射特点分析
第十周,第15次课
光连续在几个球面上的折射虚物的概念
薄透镜
1.了解“逐个光学元件成像法”、虚物概念;
2.掌握薄透镜成像规律(物像公式、几何作图法);
3.4.1共轴光具组
3.4.2逐个球面成像法
3.4.3虚物的概念
3.5.1近轴条件下薄透镜的成像公式;
3.5.2横向放大率
3.5.3薄透镜的作图求像法
1.薄透镜的成像规律:
物像公式、几何作图
,,,
第十一周,第16次课
近轴物点近轴光线成像的条件
理想光具组的基点和基面
第3章小结
1+1
1.理解近轴物点近轴光线成像的条件
2.了解理想光具组的基点和基面概念及性质
3.了解一般理想光具组的作图求像法和物像公式
3.6.1近轴物在近轴光线条件下球面反射的成像公式
3.6.2近轴物在近轴光线条件下球面折射的成像公式
3.6.3*亥姆霍兹-拉格朗日定理
共轴理想光具组的基点和基面
3.7.1厚透镜的物像公式和基点、基面
3.7.2复合光具组的基点、基面和物像公式
一般理想光具组的作图求像法和物像公式
第十周,第19次课
第3章习题课
(1)
第4章光学仪器的基本原理
人的眼睛
助视仪的放大本领
1.学习解决几何光学习题的一般方法
公式法:
注意新笛卡儿符号法的应用,各公式中物理量、符号的含义。
作图法:
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