《光学原理》教学大纲

一、教学目的

通过本课程的学习，深入理解经典光学理论的基本构架，牢固掌握经典光学的基本原理、相关概念和严格计算方法，为从事光学工程的研究和开发、进一步学习光学工程的各门专业课程打下坚实的基础。

二、教学内容与要求

第0章：绪论 （1学时）

1 本章教学内容：介绍《光学原理》课程的主要内容、光学发展以及本课程的教学安排（1学时）

第一章：光的基本电磁理论（8学时）

1 本章教学内容：（1）电磁场基本方程（1学时），（2）标量波（2学时），（3）矢量波及其偏振态描述（2学时），（4）平面波的反射和折射（3学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解经典光学中重要的基本概念和公式，掌握以麦克斯韦方程组和物质方程为依据导出标量波动方程的原理；深入理解麦克斯韦方程组与波动方程的关系以及相速度和群速度概念；掌握光波偏振态的计算和表示方法；掌握偏振态的变换与鉴别方法；了解准单色光的偏振特性；重点掌握平面波在各向同性介质面的反射和折射规律，了解在科学研究中该规律的应用。

3 本章教学重点：（1）麦克斯韦方程与波动方程，（2）光波偏振态，（3）平面波的反射和折射。

4 本章教学难点：（1）平面波折射中的能量分配。

第二章：标量衍射理论基础（11学时）

1 本章教学内容：（1）衍射现象的标量处理（1学时），（2）基尔霍夫衍射理论（2学时），（3）标量衍射理论的讨论与近似表达 （1学时），（4）夫琅禾费衍射（2学时），（5）夫琅禾费衍射和傅里叶变换（2学时），（6）菲涅耳衍射（2学时），（7）光的干涉和衍射的本质区别与联系（1学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解光的标量衍射理论，掌握基于亥姆霍兹方程的基尔霍夫衍射理论推导及两种衍射近似表达。掌握基尔霍夫衍射理论原理及两种衍射近似条件；

3 本章教学重点：（1）基尔霍夫衍射理论，（2）夫琅禾费衍射，（3）夫琅禾费衍射和傅里叶变换。

4 本章教学难点：（1）基尔霍夫衍射理论，（2）夫琅禾费衍射和傅里叶变换。

课程设计：阅读参考文献，综合所学干涉和衍射原理，分析F-P激光器与DFB激光器的选模特性

第三章：干涉理论基础和干涉仪（11学时）

1 本章教学内容：（1）双光束干涉（2学时），（2）多光束干涉（2学时），（3）干涉仪（1学时），（4）典型干涉型光学器件（2学时），（5）一般单色光干涉（2学时），（6）驻波 （1学时），（7）不同频率单色波的叠加（1学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解光的干涉理论和干涉仪，掌握双光束干涉和多光束干涉基本理论、一般单色光波在空间的条纹分布；了解多色光的干涉和探测器响应对条纹检测的影响以及拍频特点。

3 本章教学重点：（1）双光束干涉，（2）多光束干涉，（3）驻波，（4）拍频。

4 本章教学难点：（1）多光束干涉，（2）干涉型器件特性分析，（3）驻波的电磁场分布规律。

课程设计：根据多光束干涉原理，分析F-P滤波器的幅度-频率和相位-频率特性。

第四章：光场的二阶相干性（9学时）

1 本章教学内容：（1）时间相干性（1学时），（2）空间相干性 （1学时），（3）准单色光的干涉 （2学时），（4）二阶相干性基本描述（2学时），（5）典型相干实验的数学描述（2学时），（6）准单色条件（1学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解光场部分相干性概念。掌握准单色光的干涉以及干涉的时间相干性、空间相干性描述。

3 本章教学重点：（1）准单色光干涉，（2）二阶相干性基本描述。

4 本章教学难点：（1）准单色光干涉，（2）典型相干实验的数学描述。

三、教学方式

教学方式：课堂讲授

考核方法：笔试