1、物理光學教學大綱課程編號：課程名稱： 物理光學英文名稱：Physical Optics學分：2.5學分學時：40學時適用專業： 光信息科學與技術專業一、課程性質與任務物理光學是光信息科學與技術專業本科學生最重要的專業基礎課程，主要是利用波動光學理論來解釋光在介質中的傳播時出現的現象及其基本規律， 該課程在光信息科學與技術專業的課程體系中起到主導作用。該門課程學習的好 壞將直接影響學生對后繼課程的掌握與理解，直接影響學生的專業技能及在相關 專業領域的就業及工作能力，尤其是對現代光學技術的理解、掌握和運用起著至 關重要的作用。物理光學 旨在培養更多更好的具有現代科學意識、 理論基礎扎實、知識面寬、

2、創新能力強、能夠適應當代信息化社會高科技迅速發展的以研發為主 的復合型光電人才，它對學生獲得專業知識和專業技能起著不可忽視的作用。二、課程的教學目標與要求物理光學 每一個章節是一個完整問題的研究過程， 是圍繞一個主要 問題展開，使學生通過相對獨立的學習過程，反復體會現代光學技術發展過程中 技術問題的提出、研究、解決整個過程是怎樣進行的。從而通過本課程的學習， 不僅使學生學到物理光學的基本知識，而且強化培養他們的研究方法、研究性思 維和研究的技能。對于設計性、綜合性較強的問題，要求學生分組完成，組內分 工合作，學生在完成整個過程（包括問題的提出、查詢相關資料，解決問題的步 驟、實驗方法以及重要的

3、結論）中，培養鍛煉他們的團隊合作意識。因此，每一 個章節的學習，都是教學生如何提出問題、如何分析問題和如何解決問題。都是 一個完整的研究過程的范例。物理光學是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中所發生的現象的學 科，也稱為波動光學。物理光學涵蓋經典光學和現代光學的廣泛內容，包括光的基本性質、光的干涉、衍射、吸收、色散、散射及晶體光學基礎等。開設物理 光學的目的是讓學生掌握光的波動理論及晶體光學的一些基本知識、概念，學 會用光的電磁理論解決光的干涉、衍射及其與物質的相互作用問題，為多門專業 課程的學習奠定良好的基礎。主要教學方法 ：、中 、九 乙,、/、中 、-亠 4Ir課堂教學+課堂輔導教學內

4、容安排 ：第一章：光的電磁理論-12學時（課堂教學、討論點評）1.1光的電磁波性質1.2單色平面波和球面波1.單色平面波的表示2.單色平面電磁波的性質3.單色球面波1.3光源和光的輻1.光源2.光輻射的經典模型3.輻射能、實際光波1.4光在介質分界面上的反射和折射1.反射定律和折射定率2.菲涅耳公式3.菲涅耳公式的討論4.反射率和透射率1.5全反射和隱失波1.反射系數和位相變化2.隱失波3.全反射應用舉例1.6光的吸收、色散和散射1.7光波的疊加和干涉1.疊加原理2.兩個同頻光波的疊加和干涉、光駐波3.不同頻率光波的疊、光拍4.光的相速度和群速度1.8復雜波的分解第二章：光的干涉及其應用- 1

5、0學時（課堂教學、討論點評）2.1實際光波的干涉及實現方法1.干涉條件2.光波分離方法2.2楊氏干涉實驗2.3分波前法干涉的其他實驗裝置2.4干涉條紋的對比度1.光源大小的影響2.光源非單色性影響3.兩相干光波振幅比的影響2.5平行平板產產生的干涉1.條紋的定域2.等傾條紋2.6楔形平板產生的干涉1.定域面和定域深度2.楔形平板產生的等厚條紋3.等厚條紋的應用2.7邁克耳孫干涉儀2.8多光束干涉1.強度分布公式2.強度公式討論3.法布里 珀羅干涉儀4.法布里 珀羅干涉儀的應用2.9多光束干涉原理在薄膜理論中的應用1.單層膜2.雙層膜和多層膜3.干涉濾光片第三章：光的衍射理論及其應用10學時（課

6、堂教學、討論點評）3.1惠更斯菲涅耳原理3.2菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射1.兩類衍射現象的特點2.衍射的近似計算公式3.夫瑯禾費衍射與傅里葉變換3.3菲涅耳圓孔和圓屏衍射1.圓孔衍射與半波帶法2.圓屏的菲涅耳衍射3.菲涅耳波帶片3.4夫瑯禾費單縫衍射1.夫瑯禾費衍射實驗裝置2.單縫衍射光強分布公式3.單縫衍射公式的討論4.單縫衍射的應用3.5夫瑯禾費矩孔衍射3.6夫瑯禾費圓孔衍射與成像儀器的分辨本領1.夫瑯禾費圓孔衍射2.光學成像儀器中的衍射現象3.成像儀器的分辨本領3.7多縫的夫瑯禾費衍射1.強度分布公式2.強度公式的討論3.8衍射光柵1.光柵的分光性能2.其他光柵第四章：光在晶體中的傳播8學

7、時（課堂教學、討論點評）4.1從自然光獲得線偏振光1.自然光獲得線偏振光的方法2.馬呂斯定律和消光比3.晶體的雙4.2晶體雙折射1.雙折射現象的規律2.晶體的各向異性與電磁理論3.用惠更斯原理說明雙折射現象4.3晶體光學器件1.偏振棱鏡2.波片4.4橢圓偏振光和圓偏振光1.振動互相垂直的線偏振光的疊加2.幾種特殊情況的討論3.橢圓（圓）偏振光的旋向4.利用全反射產生橢圓和圓偏振光4.5偏振光和偏振器件的矩振表示1.瓊斯矢量2.偏振器件的矩陣表示4.6偏振光的干涉及其應用1.偏振光干涉原理2.光測彈性方法3.電光效應及光調制4.7旋光1.測量旋光的裝置及旋光規律2.旋光現象的解釋3.磁致旋光效應

8、四、課程的重點、難點重點：1、光波疊加處理方法。這是整個物理光學的基礎，是光的干涉、衍射、 偏振等問題處理的基本工具。2、光在介質分界面反射折射、菲涅耳公式。這是光學系統光能量計算時 需要考慮的非常重要的問題。3、光波相干疊加處理的一般方法：相干疊加基本條件，獲得清晰穩定干 涉條紋的方法，等強度面的空間頻率計算。4、衍射問題：夫瑯和費衍射強度分布，單縫衍射強度分布計算，推廣到 雙縫及多縫衍射、光柵等，衍射的應用問題。5、光波在單軸晶體中雙折射現象，偏振光特性、干涉及電光效應、旋光 效應的應用。難點：1、光在介質分界面反射時相位的變化，半波損失問題。2、全反射時能量全部返回介質的討論，倏逝波的應

9、用。3、光波偏振態，橢圓偏振光左、右旋分析方法，是后續對偏振光進行分 析的基礎。4、各種干涉儀的工作原理及應用， 對獲得清晰穩定干涉條紋條件的理解。 多光束干涉應用，法布里波*涉儀、標準具，波分復用器件。5、菲涅耳波帶片的應用、光柵應用于各種測量的原理、閃耀光柵的原理。6、利用偏振光干涉進行干涉測量，應用電光、旋光效應制作的各種器件。五、 與其他課程的關系物理光學是利用波動光學理論來解釋光在介質中的傳播時出現的現象 及其基本規律，該課程在光信息科學與技術專業的課程體系中都起到主導作用。 通過本課程學習，為其它光學后續課信息光學、薄膜光學與技術、光電信號檢測、 光學設計、光纖光學與技術等打下良好

10、的基礎，也是學生理解、掌握光電信息系 統設計、制造技術的基礎。六、教材與參考書教材：梁銓廷編.物理光學簡明教程.北京:電子工業出版社,2010.10參考書：1.梁銓廷編.物理光學（低3版）.北京:電子工業出版社,2008.42.郁道銀,談恒英主編.工程光學基礎.北京:機械工業出版社,1999.43.工程光學韓軍、劉鈞主編,西安電子科技大學出版社,2006.74.趙達尊,張懷玉編著.波動光學.北京:宇航出版社,1988.85.徐家驊主編.工程光學基礎.北京:機械工業出版社,1988.66.鐘錫華編著.現代光學基礎.北京:北京大學出版社, 2003.87.石順祥等編著.應用光學與物理光學.西安:西安電子科技大學出版社,2000.88.蔡履中,王成彥等編著.光學.濟南:山東大學出版社,2002.89.王永仲編著.現代軍用光學技術 北京:科學出版社,2003.110.田芊,廖延彪等編著.工程光學.北京:清華大學出版社,2006.511.廖延彪著.偏振光學.北京:科學出版社, 2003.812.趙凱華編著.光學.北京:高等教育出版社,2004.1113.謝敬輝,趙達尊等編著.物理光學教程.北京:北京理工大學出版社,2005.1七、考核