PAGEPAGE2《光學》課程大綱一、課程信息課程名稱光學適用專業物理學課程代碼05011111課程類別必修學分學時3.5學分/56學時開設學期3先修課程高等數學、力學、電磁學后續課程近代物理等二、課程簡介《光學》是研究光的本性，光的產生、傳播、接收及其與物質相互作用規律的基礎課程，主要包括幾何光學、波動光學、量子光學和現代光學四部分內容。本課程的基本要求是闡明這四部分內容的基本原理、規律和處理光學問題的基本方法，重點是波動光學。通過教師講授、學生自學和合作學習等形式，學生習得光學的基本原理和規律，能夠理解光的波動本性和量子本性，掌握處理光學問題的基本思想和方法，形成觀察光學現象、分析和解決光學問題的初步能力，同時為學習后繼課程打下扎實的基礎。三、課程目標（一）課程目標設置通過本課程的學習，學生能達到以下目標：課程目標1：記住幾何光學的基本原理、成像規律和作圖方法；理解光學儀器的基本結構與工作原理，性能參數與評價指標。課程目標2：理解物理光學的知識體系，利用光的干涉，衍射，偏振的基礎理論解決相關光學問題；了解光的吸收、散射和色散。課程目標3：了解現代光學發展趨勢，理解現代光學應用技術，能夠認識光學在物理學中的重要地位以及理解光學促進社會發展的重要作用。課程目標4：能夠通過小組討論、網絡共享等方式開展光學的學習活動，感受團隊協作的重要性，具有群體合作學習體驗。四、課程目標與畢業要求指標點對應關系（二）課程目標對畢業要求分解指標的支撐關系畢業要求分解指標課程目標3.學科素養3-1掌握物理學的基本原理和基本知識，理解物理學的知識體系、基本思想和方法，了解物理學的發展歷史和前沿動態。目標1（H）目標2（H）目標3（H）8.溝通合作8-2理解學習共同體重要作用，具有團隊協作精神，能夠參加小組學習、專題研討、團隊互動、網絡共享等協作學習活動，與同學合作交流，分享經驗和資源。目標4（M）（三）課程目標對畢業要求的支撐矩陣圖課程目標踐行師德學會教學學會育人學會發展師德規范教育情懷學科素養教學能力班級管理綜合育人學會反思溝通合作1-11-21-32-12-22-33-13-23-34-14-24-34-45-15-25-36-16-26-37-17-28-18-2課程目標1H課程目標2H課程目標3H課程目標4M四、教學要求課程目標教學內容學時教學重點教學難點教學方式學習方式課程思政結合點目標11.緒論11.光學研究內容和發展簡史1.光學發展的必然性課堂講授案例分析聽課學習課堂問答2.人的眼睛0.51.人眼結構和簡化眼，明視距離1.人眼結構和簡化眼，明視距離課堂講授聽課學習課堂問答3.助視儀器的放大本領11.放大本領的定義與物理意義，放大鏡的放大本領1.助視儀器放大本領與角度放大率的區別課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論4.顯微鏡的放大本領1．51.顯微鏡的基本結構，顯微鏡的放大本領1.顯微鏡的成像分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答5.望遠鏡的放大本領11.開普勒望遠鏡和伽利略望遠鏡的基本結構，望遠鏡的放大本領1.望遠鏡的成像分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答6.光闌光瞳11.光闌、有效光闌和光瞳的概念1.有效光闌和光瞳的計算課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論7.幾個基本概念和定律費馬原理11.幾何光學的基本實驗定律，費馬原理，物和像1.費馬原理在幾何光學中的地位和作用，實像與虛像課堂講授案例分析聽課學習課堂問答8.光在平面界面上的反射和折射1.51.平面折射成像，全反射與光導纖維2.棱鏡1.平面折射對光束單心性的破壞課堂講授案例分析聽課學習課堂問答9.光在球面上的反射和折射3符號法則，球面反射物像公式，球面折射物像公式高斯公式和牛頓公式符號法則的運用球面反射對光束單心性的破壞，球面折射對光束單心性的破壞課堂講授案例分析聽課學習課堂問答10.光連續在幾個球面界面上的折射0.51.共軸光具組，虛物的概念1.共軸光具組的逐次成像法，實物與虛物的關系課堂講授案例分析聽課學習課堂問答11.薄透鏡3薄透鏡的物像公式光焦度，橫向放大率薄透鏡的作圖成像法薄透鏡物像公式的推導，物方和像方焦點、焦平面的性質軸上物點的作圖成像課堂講授案例分析聽課學習課堂問答12.近軸物近軸光線成像的條件11.近軸物在近軸光線條件下的球面反射和折射成像公式1.近軸物在近軸光線條件下的球面反射和折射成像分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答目標21.光的波動性光束的獨立性、疊加性和相干性11.光的電磁本性2.光的強度3.光的相干條件1.光的相干疊加和非相干疊加的區別和聯系課堂講授聽課學習課堂問答通過光的電磁本性的學習，增強學生邏輯推理和嚴謹思維的能力。2.由單色波疊加所形成的干涉圖樣11.相位差和光程差的關系2.干涉圖樣特點1.相干疊加的分析過程與干涉圖樣的形成課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習3.分波面雙光束干涉11.光源和機械波源的區別2.獲得相干光的方法3.半波損失1.典型分波面干涉實驗的分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習4.干涉條紋的可見度11.干涉條紋的可見度，相干長度，光源的臨界寬度1.光源的非單色性和線度對干涉條紋可見度的影響分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論5.分振幅薄膜干涉等傾干涉11.薄膜干涉的光程差，半波損失與附加光程差，等傾干涉圖樣特點1等傾干涉圖樣形成過程分析、光程差分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論通過對等傾干涉和等厚干涉分析，讓學生理解物理過程之間的聯系，培養學生從聯系的觀點分析問題的邏輯推理能力。6.分振幅薄膜干涉等厚干涉11.劈尖干涉，半波損失與附加光程差1.等厚干涉圖樣形成過程分析、光程差分析，薄膜色的形成課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論7.邁克耳孫干涉儀11.邁克耳孫干涉儀的構成、基本原理與干涉圖樣特點1.邁克耳孫干涉圖樣形成過程分析課堂講授聽課學習課堂問答8.法布里-珀羅干涉儀多光束干涉0.51.法布里-珀羅干涉儀的基本原理與干涉圖樣特點1.多光束干涉分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答9.光的干涉應用舉例牛頓環1.51.牛頓環干涉圖樣特點，增透膜與增反膜2.光學元件表面的檢測1.牛頓環干涉圖樣形成過程分析，光學元件表面形貌與干涉條紋之間的關系分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答10.惠更斯-菲涅耳原理11.惠更斯原理，惠更斯-菲涅耳原理，衍射的分類1.子波的相干疊加分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答11.菲涅爾半波帶菲涅爾衍射3菲涅爾半波帶法圓孔的菲涅爾衍射直線傳播和衍射的聯系圓屏的菲涅爾衍射波帶片課堂講授案例分析聽課學習課堂問答12.夫瑯禾費單縫衍射2夫瑯禾費單縫衍射實驗裝置衍射圖樣特點1.夫瑯禾費單縫衍射光強的計算與分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答13.夫瑯禾費圓孔衍射11.夫瑯禾費圓孔衍射實驗裝置，衍射圖樣特點1.艾里斑課堂講授案例分析聽課學習課堂問答14.平面衍射光柵2光柵衍射的光強分布，光柵方程干涉和衍射的區別和聯系光柵衍射光強分析，譜線的半角寬度和缺級閃耀光柵課堂講授案例分析聽課學習課堂問答15.自然光和偏振光1光的偏振性及其表示線偏振光，自然光1.偏振性的理解，自然光和線偏振光的關系課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論通過對自然光特性分析，培養學生唯物辯證主義世界觀，加深對物質世界和物理規律的認知。16.線偏振光和部分偏振光2二向色性，偏振片馬呂斯定律，偏振度、部分偏振光，布儒斯特角1.線偏振光和部分偏振光的關系，布儒斯特定律的理解與應用課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論17.光通過單軸晶體時的雙折射現象11.雙折射現象，光軸，o光和e光的性質1.光的振動面、主平面、主截面的區別，o光和e光的相對光強課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論18.光在晶體中的波面11.o光和e光在晶體中的傳播速度與波面，正晶體與負晶體1.晶體中雙折射現象的解釋課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論19.光在晶體中的傳播方向0.51.o光和e光的主折射率1.用惠更斯作圖法確定單軸晶體內o光和e光的傳播方向課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論20.偏轉器件11.尼科耳棱鏡和沃拉斯頓棱鏡結構特點，四分之一波片，半波片1.尼科耳棱鏡和沃拉斯頓棱鏡產生線偏振光的原理，波片產生相位差的原理課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習21.橢圓偏振光和圓偏振光11.線偏振光與橢圓偏振光、圓偏振光之間的聯系，圓偏振光和橢圓偏振光之間的區別和聯系1.橢圓偏振光和圓偏振光的數學描述的理解，二者的獲得方法課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習22.偏振態的實驗檢驗0.51.自然光、線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光、部分偏振光的實驗檢驗，巴俾涅補償器和索列爾補償器的結構特點與原理1.橢圓偏振光和部分偏振光的實驗檢驗課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習23.偏振光的干涉21.偏振光干涉的實驗裝置，分振動面干涉的基本原理1.線偏振光干涉的相位差分析與光強分布分析課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習24.電偶極輻射對反射和折射現象的解釋0.51.電偶極輻射基本原理與特點1.電偶極輻射對反射和折射現象的初步解釋課堂講授聽課學習課堂問答25.光的吸收0.51.一般吸收和選擇吸收，吸收光譜1.朗伯定律課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習26.光的散射0.51.散射和反射、漫反射和衍射現象的區別，瑞利散射和米氏散射特點1.散射定律的應用課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論27.光的色散0.51.色散特點，柯西公式1.正常色散和反常色散課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論28.光速“米”的定義0.51.“米”的定義，光的相速和群速1.光速的測定方法，相速和群度的物理意義課堂講授聽課學習課堂問答29.輻射定律1.51.熱輻射，黑體輻射1.經典輻射定律及其困難，能量子假說課堂講授案例分析聽課學習課堂問答小組討論30.光電效應1.51.光電效應的實驗規律，光電效應與波動理論的矛盾1.愛因斯坦對光電效應的量子解釋課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論通過光電效應的應用，讓學生體驗思維創新解決實際物理問題的過程，培養學生的邏輯推理和物理創新思維能力與意識。31.光的波粒二象性0.51.光的德布羅意關系1.波粒二象性的理解課堂講授案例分析聽課學習課堂問答課堂練習小組討論目標31.光與物質相互作用11.原子發光機理1.受激輻射案例教學問題探究合作探究課堂展示課堂問答2.激光原理與特性21.激光的特性1.激光的產生條件案例教學問題探究合作探究課堂展示課堂問答目標41.專題討論光伏應用1要求：以課程教學內容為基礎，查閱課外資料，了解我國光伏發展歷程及未來發展趨勢。案例教學問題探究合作探究課堂展示課堂問答通過對光伏產業的發展分析，引導學生認識到科學是不斷發展開放體系，科學認識從不是一蹴而就、一帆風順，增強學生求真務實、勇于探索的科學精神。五、考核與評價（一）課程考核內容、考核方式與課程目標對應情況課程目標考核內容考核方式形成性評價終結性評價目標11.幾何光學的基本實驗定律、費馬原理、單球面和薄透鏡的成像規律和作圖方法；1.平時作業2.隨堂問答期末閉卷筆試1.幾何光學、波動光學、現代光學之間的聯系；2.典型光學儀器、元件的基本原理及應用；目標2光的干涉、衍射和偏振等波動基本原理與規律，典型的波動光學現象的分析與計算；光電效應1.平時作業2.隨堂問答期末閉卷筆試目標31.激光原理與特性及應用。1.平時作業2.隨堂問答期末閉卷筆試目標4光伏應用專題討論1.專題報告2.課堂展示3.小組互評（二）考核評價方案考核類型考核內容（題型）考核評價方式考核評價標準分值課程目標平時形成性評價（40%）光的干涉1.平時作業2.隨堂問答1.平時作業依據具體題型和題量合理設置，滿分100分。依據書寫是否工整、表述是否清晰準確、解題是否規范正確進行評分。2.隨堂問答依據回答問題的正確與否，語言表述的準確程度進行評分。20目標2光的衍射1.平時作業2.隨堂問答20目標2幾何光學基本原理1.平時作業2.隨堂問答10目標1光學儀器的基本原理1.平時作業2.隨堂問答10目標1光的偏振1.平時作業2.隨堂問答15目標2光的吸收、散射和色散1.平時作業2.隨堂問答5目標2光的量子性1.平時作業2.隨堂問答5目標2專題討論報告1.專題報告2.課堂展示3.小組互評專題討論報告滿分100分，每期至少進行一次專題合作探究，撰寫專題報告并進行展示，依據參與合作學習情況、提交專題報告、報告展示情況進行教師評價、小組互評和組間評價，其中教師評價40%，小組互評40%，組間評價20%。15目標4期末終結性評價（60%）選擇題閉卷筆試嚴格按照期末考核參考答案及評分細則進行閱卷評分。20目標1、目標2目標3填空題20目標1、目標2目標3簡答題25目標1、目標2目標3計算題35目標1、目標2目標3六、其他（一）自主學習要求《光學》是一門理論性很強的專業課程，難度較大，除了常規的課堂學習以外，學生需要在課下進行自主學習。主要內容有：1.提前預習，做到上課前心中有數，及時復習，溫故而知新。2.閱讀和此課程相關的書籍和材料，擴大視野，啟發思考，并學會收集整理歸納材料。自主學習的成效通過課堂問答形式納入到平時成績的形成性考核評價方案中。（二）課程資源1.建議教材《熱力學統計物理》，汪志誠，高等教育出版社，2020年第六版。2.主要參考書《光學》，郭永康，高等教育出版社，2017年第三版。《光學》，崔宏濱，科學出版社，2015年第二版。《光學（重排本）》，趙凱華，北京大學出版社，2017年。《光學新教程》，馮杰，高等教育出版社，2017年。《光學教程（第六版）學習指導書》，宣桂鑫，高等教育出版社，2019年。《光學習題思考題解答》，鐘錫華，北京大學出版社，2006年。3．課外學習資源超星學習通、中國大學MOOC、高等教育出版社等網絡學習平臺上的《光學》在線開放課程和數字課程。制訂時間：2021年8月第一次修訂時間：2021年9月附件1.課程大綱審核評價表附件2.課程目標達成度評價辦法（模板）《光學》課程大綱審核評價表審核評價內容執筆教師自查教研室審核專業負責人評價課程目標1.課程目標按照知識、能力、情感或價值觀等多維度確定；2.課程目標能體現“產出導向”和“學生中心”，體現學生學習成效；3.課程目標明確支撐畢業要求指標點；4.課程目標能引導課程的教學與考核，具有可學可教可測性。合格教學要求1.教學內容能夠支撐課程目標的實現；2.學時分配合理、教學重難點把握準確、突出；3.教學方式適切課程目標的達成，學習方式能夠有效指導學生學習；4.課程思政結合點準確、有效。.合格課程考核1.考核內容全覆蓋且完全支撐課程目標；2.形成性評價方式多樣化，評價（評分）標準恰當、具體、細致，體現能力培養；3.終結性評價題型多樣，覆蓋課程目標落實且分值分配合理，參考答案（技能要點）及評分細則詳細。合格附件及格式要求1.格式完整，要素齊備；2.《課程目標達成度評價辦法》科學合理，操作性強，有助于課程教學持續改進。合格審核評價小組意見：組長簽名：年月日整改結果反饋：執筆人簽名：年月日教學院審核意見：同意實施。院長簽名：年月日附件2.課程目標達成度評價辦法（模板）《光學》課程目標達成度評價辦法一、評價依據《光學》課程目標達成度評價依據《數理學院物理學專業課程目標達成度評價實施細則》進行評價。二、評價方法本課程目標達成度評價分為直接評價和間接評價。直接評價采用考核數據定量評價。間接評價采用問卷調查，問卷內容根據課程考試方案進行設計。（一）直接評價1.確定課程目標權重。依據課程目標對畢業要求支撐力度的情況確定各課程目標權重。課程目標對畢業要求的支撐矩陣圖課程目標踐行師德學會教學學會育人學會發展師德規范教育情懷學科素養教學能力班級管理綜合育人學會反思溝通合作1-11-21-32-12-22-33-13-23-34-14-24-34-45-15-25-36-16-26-37-17-28-18-2課程目標1H課程目標2H課程目標3H課程目標4M依據上表，本門課程有4個課程目標，每個課程目標對2個畢業要求的支撐力度有高（H）、