《现代光学》教学大纲.doc
课程编号:SC4321147 课程名称：现代光学 学 时：46
课程类型：任选 适用专业：应用物理学
《现代光学》教学大纲
英文名称：Modern Optics 学 分：3
课程性质：专业课
先修课程：光学、电动力学或电磁场与微波
一、 课程的教学目标与任务
本课程为物理系各专业的一门专业选修课，在经典光学基础上，利用线性系统理论和傅 里叶分析方法分析光学问题，从光的物理本质电磁波出发，系统学习现代光学的基础理论, 其中包括标量衍射理论，光学成像系统频率特性，部分相干光理论以及光学全息等；介绍晶 体光学、光学信息处理等应用技术原理以及最新技术进展。
二、 本课程与其它课程的联系和分工
前修课程：光学，信号与系统，电动力学或电磁场与微波技术
三、 课程内容及基本要求
（-）二维线性系统分析（2学时）
线性系统，二维线性不变系统，二维傅里叶变换，抽样定理 1. 基本要求 （1） 掌握二维线性不变系统特点和分析方法。
（2）
熟练掌握傅里叶变换性质和常用函数的傅里叶变换。
2. 重点、难点
重点：二维线性不变系统的定义、传递函数以及本征函数 难点：将线性系统理论应用于光学系统分析的条件
3. 说明：本章主要复习线性系统理论和傅里叶变换相关概念，初步了解光学系统可用线
形系统理论方法研究的条件和特点。
（二）标量衍射的角谱理论（8学时）
光波数学描述，复振幅分布的角谱及角谱传播，标量衍射的角谱理论，菲涅耳衍射和夫 琅和费衍射
1. 基本要求 （1） 熟练掌握平面波空间频率的概念和计算方法。
（2） 熟练掌握标量衍射的角谱理论（基尔霍夫衍射、菲涅耳衍射和夫琅和费衍射） （3） 掌握夫琅和费衍射与傅里叶变换关系 （4）
了解菲涅耳衍射与分数傅里叶变换关系
开课学期：第七学期
技术、信号与系统 开课院系：理学院
2.重点、难点
重点：平面波空间频率概念和标量衍射角谱理论
难点：（1）函数抽样公式和傅里叶变换公式的光学物理意义
（2）复振幅分布和标量衍射理论的角谱理论物理意义
3.说明：本章主要介绍光波传播过程中的空间域以及空间频域描述方法，是本课程
理论基础，其研究方法、研究特点以及结论和公式是此后各章都要用到的，本章
掌握程度直接影响到本课程理解和掌握程度。
（三）光学成像系统的频率特性（8学时）
透镜的相位变换作用，透镜的傅里叶变换性质，透镜的一般变换性质，衍射受限系统相干传递函数CTF和光学传递函数OTF, CTF和OTF的关系，相干与非相干成像系统的比较.
1.基本要求
（1）熟练掌握透镜的傅里叶变换性质
（2）掌握透镜的一般变换特性
（3）掌握光学系统相干传递函数CTF和光学传递函数OTF概念
（4）典型光瞳CTF和OTF计算方法
（5）了解相干与非相干成像特性与比较
2.重点、难点
重点：透镜的傅里叶变换特性和CTF、OTF概念
难点：相干与非相干成像比较
3.说明：本章主要研究光经过单个透镜和复杂光学系统成像时空间域以及空间频域描述
方法，学习光学系统的传递函数描述方法和物理意义。
（四）部分相干光理论（6学时）
光场相干性的一般概念，互相干函数与复相干度，准单色光的干涉，范西特- 泽尼克定理，相干度的测量
1.基本要求
（1）掌握光学相干性的概念
（2）熟练掌握互相干函数和复相干度定义，理解其意义
（3）掌握范西特-泽尼克定理
（4）了解相干度的测量方法
2.重点、难点
重点：光学相干性概念的理解和其定量描述（互相干函数和复相干度）
难点：互相干函数和复相干度的定义及其测量方法
3.说明：本章全面介绍光的相干性概念，在此基础上讨论部分相干光的传播及其光学系
统频谱分析的影响，为近代光学将许多光传播过程当作随机过程研究打下基础。
（五）光全息术（8学时）
光学全息原理，基元全息图分析，菲涅耳全息图、傅里叶变换全息，计算全息术
1.基本要求
（1）熟练掌握光学全息原理
（2）掌握基元波带片和基元光栅制作方法和光学作用。
（3）掌握菲涅耳全息图、傅里叶变换全息图记录与再现原理
（4）了解计算全息术
2.重点、难点
重点：光学全息原理
难点：基元波带片、基元光栅制作与光再现与光干涉、衍射关系
3.说明：本章系统学习光学全息术理论，了解激光全息术不仅仅用于三维全息记录，而
且是光学信息处理中各种滤波器制作的基础和各种全息光学元件制作的基础。
()晶体光学(6学时)
晶体的介电张量，光波在晶体中的传播，电光效应，磁光效应和弹光效应。
1.基本要求
(1)了解光在晶体中的各项异性特性和晶体的介电张量
(2)掌握晶体电光效应及器件工作原理
(3)掌握晶体磁光效应及器件工作原理
(4)了解晶体弹光效应
2.重点、难点
重点：晶体电光效应和磁光效应
难点：晶体介电张量和光波在晶体中的传播
3.说明：本章介绍晶体的光学特性参量和光波在晶体中的传播规律，在此基础上学习晶
体的电光和磁光效应，了解常用电光和磁光效应器件特性。
()光学信息处理技术(8学时)
光学频谱分析系统和空间滤波系统，相干光学信息处理(图像相加减，光学微分，光学图像识别，图像消模糊等，合成孔径雷达)，非相干光学处理(图像相加减，图像相关与卷积等)
1.基本要求
(1)熟练掌握光学频谱分析系统和空间滤波系统工作原理
(2)掌握典型相干光学信息处理方法原理
(3)掌握典型非相干光学处理方法原理
2.重点、难点
重点：阿贝-波特实验原理
难点：相干与非相干光学信息处理中各种滤波器制作与信息处理原理。
3.说明：本章介绍光学信息处理的一般方法。
四、教学安排及方式
总学时46学时,讲课46学时,实验(或上机或多种形式教学)—学时。
学环节课程内讲
课
实
验
习题
课
讨论
课
上
机
参观或
看录像
小
计
二维线性系统分析22标量衍射的角谱理论88光学成像系统的频率
特性
88部分相干光66光全息术88晶体光学66
光学信息处理技术88五' 考核方式
笔试（闭卷）
各教学环节占总分的比例:平时测验及作业：20%,期末考试：80%
六'推荐教材与参考资料
1.陈家璧等编《光学信息技术原理及应用》（第一版），北京：高等教育出版社，2002 =
2.是度芳等编《现代光学导论》湖北：湖北科学技术出版社，2003
3.钟锡华编《现代光学基础》北京：北京大学出版社，2003
4.苏显渝等编《信息光学》北京：科学出版社，1999
（执笔人：韩香娥审核人：韩一平）
2005年8月22日
光学教学大纲
《光学》课程教学大纲（54学时） （理论课程） 一课程说明 （一）课程概况 课程中文名称：《光学》 课程英文名称：Optics 课程编码：3910252108 开课学院：理学院 适用专业/开课学期：物理学/第三学期 学分/周学时：3/3 《光学》是物理学本科专业的一门重要的专业必修基础课程，是普通物理学的一个重要组成部分，是研究光的本性、光的传播及光和物质的相互作用的基础学科，它和《原子物理学》、《电动力学》和《量子物理学》等后继课程有着密切联系。激光的出现和发展使光学的研究进入了一个崭新的阶段，更加扩大了光学在高科技领域、生产和国防上的应用。 先修课程：高等数学、电磁学 （二）课程目标 1. 牢固掌握有关光的传播及其本性，包括干涉、衍射、偏振等基本现象、原理和规律，为后继课程奠定必要的基础。并了解它们在科研、生产和实践上的应用。 2. 牢固掌握几何光学的基本概念、成像规律和作图方法。熟悉典型助视光学仪器的基本结构及原理。 3. 了解现代光学的发展概况以及现代光学的基本概念、原理，研究的方法、手段，培养学生学习的兴趣。 4. 培养学生的学习能力、科学探究能力和分析解决问题的能力，培养学生实事求是、勇于探究的科学精神和辩证唯物主义世界观。 （三）学时分配
二教学方法和手段 以启发式教学为主，利用多媒体辅助教学，同时开展课堂讨论、课外自学、学生课外查阅文献了解学科前沿，结合课程内容完成课程论文等多种形式教学。 三教学内容 第一章（含绪论）光的干涉（10学时） 一、教学目标 1.了解光学研究的内容和研究方法；知道光学发展历程； 2.理解相干叠加和非相干叠加的区别联系； 3.理解光的相干条件和光的干涉定义； 4.了解干涉条纹的可见度以及空间相干性和时间相干性对可见度的影响； 5.掌握光程差和相位差之间的关系； 6.掌握分波面干涉装置的干涉强度分布的基本规律，即干涉条纹的间距和干涉条纹 的形状； 7.掌握分振幅法等倾干涉条纹的条纹特征和光强分布及其应用； 8.掌握分振幅等厚干涉的条纹特征和光强分布及其应用； 9.掌握迈克尔孙干涉仪和法布里干涉仪的基本原理及其应用。 二、教学重、难点 重点：相干条件，以及分振幅和分波面干涉装置及干涉光强分布。 难点：薄膜干涉和多光束干涉。 三、主要内容 1.光学的研究内容和方法，光学发展史； 2.波动的独立性、叠加性和相干性； 3.光程和光程差，实现相干光束的方法； 4.半波损失； 5.等倾干涉和等厚干涉； 6.迈克耳孙干涉仪； 7.多光束干涉,法布里-珀罗干涉仪。 第二章光的衍射（8学时） 一、教学目标 1.了解光的衍射现象，并注意区分菲涅尔衍射和夫琅和费衍射； 2.理解衍射现象的理论基础-----惠更斯-菲涅尔原理；
《光 学》教案
《光学》教案
教学基本要求： 1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法 2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法 3.理解迈克尔孙干涉纹、法布里—珀罗干涉纹的基本原理 4.了解光的时间相干性和光的空间相干性 第一次课 注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。 第一章光的干涉
1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法 2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法 3.理解迈克尔孙干涉纹、法布里—珀罗干涉纹的基本原理 4.了解光的时间相干性和光的空间相干性 第二次课 注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。 第一章光的干涉 教学基本要求：
2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法 3.理解迈克尔孙干涉纹、法布里—珀罗干涉纹的基本原理 4.了解光的时间相干性和光的空间相干性 第三次课 形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。 第一章光的干涉 教学基本要求： 1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法
第四次课 注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。 第一章光的干涉 教学基本要求： 1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法
第五次课 注：教案是必需的教学文件，每位教师上课前必须有教案和讲稿(通常所说的讲义)，教案可以做成活页的形式，夹在每次课的讲稿前，也可以集中放置。 第一章光的干涉 教学基本要求： 1.理解光的电磁理论和本质掌握分波面干涉和分振幅干涉的方法 2.掌握等倾干涉、等厚干涉的基本特征和计算方法
《现代光学导论》课程教学大纲
《现代光学导论》课程教学大纲 课程名称：现代光学导论课程类别：专业选修课 适用专业：物理学考核方式：考查 总学时、学分：32学时 2 学分其中实验学时：0 学时 一、课程性质、教学目标 《现代光学导论》是依据四年制本科物理学专业培养目标而开设的专业选修课。 通过本课程的学习使学生系统学习从经典波动光学到现代变换 光学的基本概念和规律、典型现象和重要应用，以及诸多方面的新进展。培养学生理论联系实际，结合近代光学发展前沿，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。 其具体的课程教学目标为： 课程教学目标1：在经典光学基础上，利用线性系统理论和傅里叶分析方法分析光学问题；从光的物理本质电磁波出发，系统学习现代光学的基础理论,介绍光学信息处理技术的原理以及最新技术进展。 课程教学目标2：理解傅里叶变换所包含的光学变换的概念、思想基础和数理能力，使学生在以后的工作或者科学研究中遇到其他种
类的变换比如分数傅里叶变换和小波变换等，也能较快地掌握，同时也可让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。 课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系 注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。 二、课程教学要求 学生应预修普通物理、高等数学、光学等课程。 三、先修课程 普通物理、高等数学、光学 四、课程教学重、难点 重点:现代光学的基础理论、基本概念。 难点:现代光学的物理机制。 五、课程教学方法与教学手段
《现代光学》教学大纲.doc
课程编号:SC4321147 课程名称：现代光学 学 时：46 课程类型：任选 适用专业：应用物理学 《现代光学》教学大纲 英文名称：Modern Optics 学 分：3 课程性质：专业课 先修课程：光学、电动力学或电磁场与微波 一、 课程的教学目标与任务 本课程为物理系各专业的一门专业选修课，在经典光学基础上，利用线性系统理论和傅 里叶分析方法分析光学问题，从光的物理本质电磁波出发，系统学习现代光学的基础理论, 其中包括标量衍射理论，光学成像系统频率特性，部分相干光理论以及光学全息等；介绍晶 体光学、光学信息处理等应用技术原理以及最新技术进展。 二、 本课程与其它课程的联系和分工 前修课程：光学，信号与系统，电动力学或电磁场与微波技术 三、 课程内容及基本要求 （-）二维线性系统分析（2学时） 线性系统，二维线性不变系统，二维傅里叶变换，抽样定理 1. 基本要求 （1） 掌握二维线性不变系统特点和分析方法。 （2） 熟练掌握傅里叶变换性质和常用函数的傅里叶变换。 2. 重点、难点 重点：二维线性不变系统的定义、传递函数以及本征函数 难点：将线性系统理论应用于光学系统分析的条件 3. 说明：本章主要复习线性系统理论和傅里叶变换相关概念，初步了解光学系统可用线 形系统理论方法研究的条件和特点。 （二）标量衍射的角谱理论（8学时） 光波数学描述，复振幅分布的角谱及角谱传播，标量衍射的角谱理论，菲涅耳衍射和夫 琅和费衍射 1. 基本要求 （1） 熟练掌握平面波空间频率的概念和计算方法。 （2） 熟练掌握标量衍射的角谱理论（基尔霍夫衍射、菲涅耳衍射和夫琅和费衍射） （3） 掌握夫琅和费衍射与傅里叶变换关系 （4） 了解菲涅耳衍射与分数傅里叶变换关系 开课学期：第七学期 技术、信号与系统 开课院系：理学院
《光学》教学大纲
《光学》教学大纲 光学作为物理学的一个重要分支，对近代物理学乃至整个自然科学和技术领域的发展产生了巨大的影响。正因为如此，光学课程始终是物理学及相关专业最重要的专业基础课程之一。同时，光学学科极强的应用性使之与现代工程技术的关系极为密切，因而光学课程又是一门重要的技术基础课程。不仅物理学各专业需要，而且随着学科间的不断交叉和渗透，许多相关的工程技术类（材料、机电、测控、电子信息等）专业也需要开设类似课程。光学课程已成为光电信息科学与工程、应用物理学、材料物理等专业学生最有影响且最受欢迎的专业基础课程之一。 第1章光的本性 1、了解光学的发展概况 2、理解光线与光程的概念，理解光传播的直线性、独立性和可逆性，理解费马原理。 3、掌握反射定律、折射定律、全反射原理等几何光学的基本定律。 4、了解棱镜、光纤的基本结构及其应用。 5、了解光度学的基本概念。 6、了解光波的概念、描述方法及光波的电磁性质。 7、理解光的横波性与偏振特性以及自然光、部分偏振光与偏振光的概念。 8、理解菲涅耳公式及振幅、强度和能量反射率与透射率概念。 9、掌握布儒斯特定律以及利用反射和折射获得平面偏振光的方法。 10、掌握斯托克斯倒易关系、马吕斯定律。 11、了解光的量子性的基本概念。 12、理解黑体辐射、光电效应、康普顿效应及光的波粒二象性。 第2章光学成像的几何学原理 1、掌握物与像、物空间与像空间的基本概念、光学系统理想成像的条件、傍轴成像条件。 2、会推导平面及单球面折射与反射成像公式，会运用高斯物像公式、牛顿物像公式、焦距公式、横向放大率公式解决物像关系、焦距及放大率等问题。
3、理解共轴球面系统的逐次成像规律，会计算厚透镜及薄透镜的成像问题。 4、理解理想光具组基点和基面的概念，理解焦点、主点、节点的确定方法，掌握理想光具组成像的几何作图法。 5、了解像差及光阑的概念。 6、理解光学仪器放大本领和集光本领的概念，掌握成像仪器、助视仪器及分光仪器的基本结构和原理。 第3章光的干涉 1、了解波前的概念及球面波的傍轴条件与远场条件。 2、理解波动叠加与光的干涉现象，理解光的相干条件及干涉条件。 3、掌握获得相干光波的方法。 4、掌握杨氏干涉实验的分析方法、干涉图样强度分布及干涉条纹特点，了解杨氏干涉的应用。 5、了解空间相干性的概念及光源宽度与光场空间相干性的关系，了解时间相干性的概念及光源光谱宽度与光场时间相干性的关系。 6、掌握薄膜等倾、等厚干涉的特点与分析方法，会用光程差或相位差公式计算有关薄膜干涉问题。 7、了解增透膜、增反膜的概念及应用。 8、掌握迈克尔逊干涉仪、法布里－珀罗干涉仪的原理、特点及应用。 第4章光的衍射 1、了解光的衍射现象及惠更斯－菲涅耳原理。 2、掌握利用菲涅耳半波带法和振幅矢量法分析圆孔和的菲涅耳衍射。 3、掌握夫琅和费衍射图样的观察方法。 4、掌握利用菲涅耳半波带法、振幅矢量法以及衍射积分法分析单缝、矩形孔双缝的夫琅和费衍射，理解衍射图样的光强分布特点。 5、了解圆孔夫琅和费衍射图样的特点，掌握艾里斑与圆孔大小的关系。 6、掌握平面光栅衍射的分析方法、衍射图样强度分布特点、光栅光谱、以及光栅方程的运用。
《光学》教学大纲
《光学》教学大纲 《光学》教学大纲 光学，作为物理学的一个重要分支，研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象，是我们理解光的本质和应用的基础。在中学物理教育中，光学是一个重要的学习内容，通过学习光学，学生可以了解光的特性和行为规律，培养观察、实验和推理的能力，为他们今后的学习和工作打下坚实的基础。 一、光的本质和传播 光是一种电磁波，具有波粒二象性。在光学教学的初期，我们应该引导学生了解光的本质和特性。通过实验和观察，学生可以发现光的传播是直线传播，光的传播速度是有限的，约为3×10^8米/秒。同时，学生还需要了解光的波长和频率的关系，以及光的干涉和衍射现象。 二、光的反射和折射 光的反射和折射是光学中的重要现象，也是我们日常生活中常见的现象。在教学中，我们可以通过实验和示意图的方式，让学生观察和理解光的反射和折射规律。学生可以通过测量入射角、反射角和折射角的关系，探究光的反射和折射定律，并应用到实际问题中。 三、光的成像和光学仪器 光的成像是光学中的重要内容，也是光学仪器的基础。学生需要了解光的成像规律，包括凸透镜和凹透镜的成像特点，以及像的位置和放大缩小的关系。通过实验，学生可以观察和验证成像规律，并探究光学仪器的构造和原理，如显微镜、望远镜等。 四、光的干涉和衍射
光的干涉和衍射是光学中的高级内容，也是光的波动性质的体现。在教学中，我们可以通过实验和模拟，让学生观察和理解光的干涉和衍射现象。学生可以通过调整实验装置，观察干涉条纹和衍射图样的变化，探究光的干涉和衍射规律，并应用到实际问题中。 五、光的偏振和光的色散 光的偏振和光的色散是光学中的进阶内容，也是光的波动性质的表现。学生需要了解光的偏振和光的色散的基本概念和特点，并通过实验和观察，探究光的偏振和光的色散规律。学生可以通过调整实验装置，观察偏振光的特点和色散现象的变化，加深对光学原理的理解。 光学作为一门重要的学科，不仅具有理论的深度，还有广泛的应用。通过学习光学，学生可以了解光的本质和行为规律，培养观察、实验和推理的能力，为他们今后的学习和工作打下坚实的基础。同时，了解光学的应用，如光通信、光储存、光谱分析等，可以激发学生对光学研究和应用的兴趣，培养创新思维和实践能力。 在教学中，我们应该注重培养学生的实验和观察能力，引导学生主动参与实验和观察，通过实践探究，加深对光学原理的理解。同时，我们还要注重培养学生的问题解决能力和团队合作精神，引导学生进行小组讨论和合作实验，培养学生的创新思维和实践能力。 总之，光学作为物理学的一个重要分支，对于学生的科学素养和实践能力的培养具有重要意义。通过系统的教学大纲和合理的教学方法，我们可以帮助学生深入了解光学的原理和应用，培养学生的实验和观察能力，激发学生对科学的兴趣和热爱，为他们今后的学习和工作打下坚实的基础。
《光学》教学大纲(本科)
《光学》教学大纲 注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。 一、课程地位与课程目标 (一)课程地位 振动和波动是横跨物理学不同领域的一种非常普遍而重要的运动形式，是声学，光学，电工学，无线电等技术部门的理论基础。光学是普通物理学的一个重要组成部分，是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用的基础学科。光学是近代物理学的生长点，例如量子力学就起源于光学。在物理专业中，它和原子物理、电动力学、量子力学等后继课有密切的关系，另外，也是光学专业的硕士研究生学好《高等光学》、《非线性光学》等课程的前提。 (-)课程目标 1.知识目标：通过对本课程的学习，使学生系统地掌握振动与波动现象的物理规律。学会运用数学知识和光学基本理论解决具体问题。掌握几何光学、物理光学和光与物质相互作用的主要内容和理论，牢固地掌握几何光学、波动光学、量子光学、现代光学的基本理论和应用，深刻理解有关干涉、衍射、偏振等现象的原理和规律，理解光的波动、量子本性，培养学生的抽象逻辑思维能力，为后续课程奠定必要的基础。 2.能力目标：培养学生观察、分析' 概括的思维能力；培养学生自学、观察和独立思考的能力。通过光学内容和研究方法的教学，培养学生的辩证唯物主义世界观。 3.素质目标：加强科学方法的教育，培养其良好的科学素质；培养学生独立思考的能力，初步具备分析问题、解决问题的能力；培养学生求实精神，创新意识和科学美感；引导学生开展团队式实践性学习，还有助于培养学生团队协作精神及有效的沟通能力。 二、课程目标达成的途径与方法 本课程采用双语教学，以课堂教学为主。在教学中要求有双语的最基本形式，对教材的利用要有一定的双语渗透，课外作业、期中、期末考核中对学生的双语学习要有一定要求，学生会用简单的英语描述一些光学相关的现象并解释。专门安排小组讨论课，同时选择部分课程内容形成专题，以学生为主讨论专题内容及习题，学生组成团队式学习，通过教师讲解和团队讨论相结合的方式，使学生掌握各部分内容，从而完成教学任务。 三、课程主要内容与基本要求 第一章、振动主要内容：简谐振动的运动学和动力学方程，简谐振动的三个特征量，简谐振动的能量，简谐振 动的合成。 基本要求：1、掌握描述简谐运动和简谐波的各物理量（特别是相位）的物理意义及各量之间的相互关系。 2、掌握简谐运动的基本特征。能建立弹簧振子或单摆谐振动的微分方程并根据初始条件写出一维谐
《光学》课程教学大纲
《光学》课程教学大纲 课程名称：光学课程类别：专业必修课 适用专业：物理学考核方式：考试 总学时、学分：56 学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时 一、课程性质、教学目标 《光学》是普通物理学的一个重要组成部分，是四年制本科物理学专业的一门专业必修基础课程。它是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用的一门基础科学。通过本课程的学习，应使学生掌握光学的基本概念、基本原理、基本规律和处理问题的基本技巧，并能解决具体的实际问题；知悉现代光学知识及发展趋势，了解光学在科研、生产和生活实践中的应用以及学科发展的历史概况；培养学生的科学思维、科学品质和科学素养。 该课程主要包括物理光学、几何光学、分子光学、量子光学和现代光学五部分基本内容。是学生学习原子物理、电动力学和量子力学等后继课程的基础，是“近代物理的敲门砖”。为学生毕业后进入科学研究工作或从事中学物理教学工作打下良好的基础。其具体的课程教学目标为： 课程教学目标1：了解光的干涉现象和衍射现象；熟练掌握干涉衍射的基本原理、条纹特征、光强分布及其应用；掌握干涉仪的基本
原理及其应用。使学生能运用所学的干涉衍射知识解释生活中的一些光学现象，并能够胜任中学有关光学知识的教学工作。 课程教学目标2：深刻理解几何光学的基本原理；掌握光学元件的成像规律；学会运用几何光学的光线作图法寻找成像规律；掌握常用光学仪器的基本原理。培养学生理论与实践相结合的能力，会分析解决相关物理中的实际问题。 课程教学目标3：了解光与物质的相互作用；理解光的量子性；领悟光的量子性的主要实验证据；理解激光的特性及其应用。使学生能用所学的知识解释相关的自然现象，培养学生学习物理的兴趣。 课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系 注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求
光学课程教学大纲
《光学》课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分 课程名称：光学 所属专业：材料物理 课程性质：专业基础课 学分：3.0 （二）课程简介、目标与任务 光学是自然科学中发展最早的学科之一，它与人类生活密不可分，与自然科学的发展密切相关。光学是材料物理学本科专业的一门重要的专业必修基础课程，是研究光的本性、光的传播及光和物质的相互作用的基础学科，激光的出现和发展使光学的研究进入了一个崭新的阶段，更加扩大了光学在高科技领域、生产和国防上的应用。 通过本门课程的学习，使学生系统地掌握有关光学的基本概念，基本规律和基本的计算方法，掌握光学的基础理论，基础知识和基本技能，了解现代光学及光学与其他学科、技术相结合的发展状况，为学习后续课程以及今后的工作打下基础。 本课程的任务是使学生掌握光的干涉、衍射、偏振等基本现象、原理和规律，了解光学在科研、生产和实践上的应用；培养学生学习的兴趣；培养学生的学习能力、科学探究能力和分析解决问题的能力，培养学生实事求是、勇于探究的科学精神和辩证唯物主义世界观。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接 学习光学，需要对电磁波理论和粒子理论有一定的了解，所以光学应滞后于高等数学、力学、电磁学等课程开设。光学又是原子物理学、电动力学和量子物理学等课程的基础，应先于这些课程开设。 （四）教材与主要参考书。 教材：《现代光学基础》，钟锡华编著，北京大学出版社，2003年8月 主要参考书： 1.《高等物理光学》,羊国光,宋菲君编著,中国科学技术大学出版社,2008年9月 2.《光学原理》,马科斯·玻恩著,电子工业出版社,2005年8月 3.新概念物理教程《光学》,赵凯华编著, 高等教育出版社,2004年11月 二、课程内容与安排 按照光学的教学目的和要求，本大纲按54学时作安排，其内容及课时分配如下。“*”号的内容作为了解，可以讲授，但是这些内容在考试时都不作统一要求。除了“*”内容外，都为必须掌握的内容。 绪论（参考学时数：2）
《光学》课程教学大纲
光学 Optics 【课程编号】ZB25615【课程类别】专业基础课 【学分数】3.5 【学时数】63【先修课程】高等数学、电磁学 【适用专业】物理学 一、教学目的、任务 光学是物理专业和现代教育技术专业的一门基础课，它涉及后继课程原子物理、电动力学及量子力学。通过本课程的教学，学生应系统地了解和掌握光的本性、光的传播规律及光与物质的相互作用，具有分析和解释一般的光学问题的能力，懂得一些常见的光学仪器及光学设备的光学原理，为后继课程奠定必要的基础。 二、课程教学的基本要求 本课程的教学重点应放在波动光学部分和几何光学部分。光和物质的相互作用部分属量子光学范畴，但在本课程有必要介绍其现象及经典电子论的解释。至于光的量子性、现代光学，可以采取讲座的形式结合一些实验现象、激光在高科技领域的应用等略加介绍，因为这一部分内容在后继课程中陆续有介绍。 三、教学内容和学时分配13 + 12 + 8 + 10 + 8 + 4 + 4 + 4 = 63 第一章光的干涉13学时（课堂讲授12学时+习题课1学时） 主要内容： 1、光的电磁理论 2、光波的独立性叠加性和相干性 3.波列光程光的相干条件 ４、分波面干涉 *５、光波的时间相干性和空间相干性 *６、菲涅耳公式半波损失 ７、分振幅干涉 ８、干涉仪
教学要求： 掌握分波面干涉和分振幅干涉，以及常用干涉仪器的使用。 其它教学环节：习题课 第二章光的衍射12学时（课堂讲授11学时+习题课1学时） 主要内容： 1、光的衍射现象惠更斯－菲涅耳原理 2、菲涅耳衍射 3.夫琅和费衍射 ４、光栅 教学要求：掌握菲涅耳和夫琅和费衍射的原理，以及光栅的使用。 其它教学环节：习题课 第三章光的偏振8学时（课堂讲授7学时+习题课1学时） 主要内容： 1、双折射现象晶体中光的波面及其传播方向 2、光的偏振态及其实验检定 3.偏振元件 ４、偏振光的干涉 ５、平面偏振光在旋光物质中传播时振动面的旋转教学要求：掌握光的偏振以及偏振光的干涉 其它教学环节：习题课 第四章几何光学的基本原理10学时（课堂讲授9学时+习题课1学时） 教学内容： 1、光线实物虚物实象和虚象单心光束和象散光束 2、费马原理及其导出的直线传播定律反射定律折射定律物象间的等光程性 球面反射或折射的物象公式
《现代光学实验》课程教学大纲
《现代光学实验》实验教学大纲 二、课程简介 《现代光学实验》课程涉及工程光学、物理光学、激光全息等多门理论课程的内容三、实验教学目标 《现代光学实验》课是电子科学与技术专业的一门技术基础课。通过实验：①理论联系实际，逐步掌握与现代光学相关的基本实验技能和测试手段；②开阔视野，扩大知识面，对现代光学知识有宏观、全面的了解；③培养实验者的动手能力和科研创新能力。
五、实验报告撰写要求 实验报告是把实验的目的、方法、过程、结果等记录下来，经过整理，写成的书面汇报。实验报告一般包括以下内容： （1）实验名称：写出具体的实验名称。 （2）实验目的：简明扼要的写出实验目的。 （3）实验器材：仪器的名称、规格和型号，主要材料。 （4）实验原理：用自己的语言简明扼要地写明实验的原理、一些重要的公式和一些基本的原理图、光路图、电路图等。
（5）实验步骤：根据实验内容和仪器的操作规程，简要写出实验过程中的具体步骤。 （6）实验数据记录：包括与实验有关的环境条件（如大气压强、环境温度等）和原始数据记录。不同的实验需要用不同的表格，记录实验数据一定要认真、准确，不能随意涂改实验数据。 （7）实验数据处理：包括对平均值、不确定度的评定（要求写出主要的计算公式和必要的计算步骤）、实验曲线及实验结果的正确表达。 （8）误差分析和问题讨论：找出影响实验结果的主要因素，从而获得减小误差的有效措施。问题讨论包括回答思考题，实验过程中观察到的异常现象及其可能的解释，对实验装置和实验方法的改进意见及实验的心得体会等。 六、课程考核及成绩评定要求 1．考核依据：以本教学大纲为依据。命题范围应覆盖大纲所列章节主要教学内容，应适当体现教学重点和难点。 2．考核主要环节：实验操作考试。 3．考核方式：平时成绩：实验操作50%；实验报告50%。 期末成绩：平时成绩80%；考试成绩20% 七、参考资料 [1] 黄伟其、黄忠梅、苗信建，现代光学实验教程[M]，贵州大学出版社，2013.第一版. [2]贺顺忠，工程光学实验教程[M]，北京：机械工业出版社，2007.第一版.。 八、说明
《光学》教学大纲
《光学》教学大纲 课程编号：102106 课程名称：光学 英文名称：Optics 学分：4 总学时：72 实验（上机）学时： 适用年级专业（学科类）：物理专业及相关专业,二年级第一、二学期 一、课程说明 （一）编写本大纲的指导思想 为适应我校学分制教学计划的要求，体现科学性、思想性和实践性的基本要求，建立严谨的教学体系，特制定本大纲。 （二）课程目的和要求 光学是普通物理中一个重要组成部分.通过本门课程的教学，使学生系统地掌握光的基本性质,基本原理和基本知识。培养学生分析问题和解决问题的能力，本门课程一方面为后继课程的学习和专业训练提供必要的准备，另一方为学生将来从事科学研究,教学和其他工作打下良好的基础。作为物理学的基本课程，应着重要求学生掌握物理学的基本概念和基本规律,使学生建立起鲜明的物理图象。 在教学中，还应通过分析、概括丰富的自然现象,联系科学发展和生产实际中的有关事例,注意采用演示实验、多媒体教学等手段，以及加强习题运算,课堂讨论等多种形式,贯彻理论联系实际的原则.了解光学的最新发展，体会到综合运用基础物理学知识联系实际、思索问题和解决问题的乐趣。 （三）教学的重点、难点： 重点:共轴球面组成像光的干涉、衍射和偏振的基本原理及典型应用。
难点:运用菲涅耳公式解释半波损失问题偏振光的干涉旋光现象解释。 （四）知识范围及与相关课程的关系 本课程研究光的传播规律以及光和物质相互作用问题. 学习本课程，应具备高等 数学、力学及电磁学的基本理论。同时本课程又与原子物理、电动力学、量子力学、激光原理、光纤通信、信息光电子学等后继课程有密切关系。 （五）教材及教学参考书的选用 1、《光学》(上、下册, 赵凯华钟锡华,北京大学出版社，1996第五次印刷； 2、《光学》，易明，高等教育出版社，1999年10月第一版； 3、《光学》，章志鸣沈元华等，高等教育出版社，1995年5月第一版； 4、《光学》，王楚汤俊雄，北京大学出版社，2001年7月第一版； 5、《光学》，母国光战元令编，人民教育出版社， 1979。 6、《光学题解指导》，钟锡华骆武刚编著，电子工业出版社， 1985； 7、《Optics》，E.Hecht,A.Zajac，Addision-Wesley Publishing Company，1974. 8、《光学教程》，姚启钧，高等教育出版社，1986。 二、课程内容 绪论 教学目的和要求:了解光学的发展和光的本性问题 课程内容： 光的本性光源和光谱光学的研究对象、分支与应用。 学时: 2学时 主要教学环节的组织:课堂教学
《信息光学》教学大纲
《信息光学》课程教学大纲 一、课程基本信息 二、课程简介 信息光学是应用光学、计算机和信息科学相结合而发展起来的一门新的光学学科，是信息科学的一个重要组成部分，也是现代光学的核心。本课程主要介绍信息光学的基础理论及相关的应用，内容涉及二维傅里叶分析、标量衍射理论、光学成像系统的频率特性、部分相干理论、光学全息照相、空间滤波、相干光学处理、非相干光学处理、信息光学在计量学和光通信中的应用等。 三、课程目标 本课程是光电信息科学与工程专业的主要专业课程之一，设置本课程的目的是让学生掌握信息光学的基本概念、基础理论及光信息处理的基本方法，了解光信息处理的发展近况和运用前景。为今后从事光信息方面的生产，科研和教学工作打下基础。 四、教学内容及要求 第一章信息光学概述（2学时） 1.信息光学的基本内容和发展方向 2.光波的数学描述和基本概念 3.相干光和非相干光 4.从信息论看光波的衍射 要求： 1.了解信息光学的内容和发展方向
2.掌握相干光和非相干光的特点 3.掌握从信息论的观点看光波的衍射。 重点：空间频率，等相位面。从信息光学看衍射的基本观点。 难点：空间频率，光波的数学描述。 第二章二维傅里叶分析（8+2学时） 1．光学常用的几种非初等函数 2．卷积与相关 3．傅里叶变换的基本概念 4．线性系统分析 5．二维采样定理 要求： 1．了解光学中常用非初等函数的定义、性质，熟悉它们的图像及在光学中的作用2．了解卷积与相关的定义及基本性质 3．熟悉傅里叶变换的基本原理，性质和几何意义 4．熟悉系统的基本概念及线性系统分析的基本理论 5．了解二维采样定理及其应用 6．本章强调概念的物理意义理解，以定性和应用为主。避免与《信号与系统》课程重复。 重点：δ函数的意义和运算特性，傅里叶变换性质、定理，相关和卷积的意义及运算，线性空间不变系统的特性。 难点：卷积，傅里叶变换、系统分析。 第三章标量衍射理论（6+2学时） 1．基尔霍夫衍射理论 2．菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 3．夫琅和费衍射计算实例 4．菲涅尔衍射计算实例 5．衍射的巴俾涅原理 要求： 1．了解基尔霍夫衍射理论 2．熟悉菲涅耳- 基尔霍夫衍射公式及其物理意义 3．熟悉菲涅耳衍射与夫琅和费衍射 4．掌握常见夫琅和费衍射光场的分析与计算 5．了解菲涅耳衍射光场的分析和计算 6．了解巴俾涅原理及其应用 重点：如何用二维傅里叶变换来分析和计算夫琅和费衍射。空间频谱、角谱及谱面上的
现代光学基础题解指导
现代光学基础题解指导现代光学是光学科学领域中的一个重要分支，它以光的特性、光的传播、光的干涉、衍射和反射等方面的研究为主要内容。作为现代光学科学的基础，光学基础理论对于研究现代光学和各种光学应用具有重要意义。因此，本文将结合相关的知识点提供现代光学基础题解指导，帮助读者更好地掌握光学基础理论。 一、光的基本性质 1.光线是什么？光线的传播规律是什么？ 在光学中，光线是描述光传播的基本概念之一。在一定范围内，光线是沿直线传递的，称为光线的传播规律。实际上，光通过透明介质中的传播路径并不一定是直线，而是沿曲线传播。然而，当两个物体之间的距离相对较小时，可以把光线近似看作直线。 2.什么是光的波动性和粒子性？ 光的波动性表现为光的干涉、衍射和偏振等现象。光的波长、频率和速度等数值能够满足波动方程，因此光具有波动性。光的粒子性表现为光子的作用，光子是光的基本粒子，具有能量和动量等性质。光子的能量是由光的频率决定的。 二、光的传播 1.光的折射定律是什么？
当光从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象，而折射角和入射角之比保持不变。这是因为光传播速度不同的介质中，光的波长不变，但光传播速度发生变化，因而光的传播方向也随之变化。 2.光的色散现象是什么？ 光的色散现象指光在经过透明介质时，由于介质的折射率随光的波长变化而变化，光的不同色彩就会分散出来。这可以通过将光通过棱镜来观察。 三、光的干涉 1.什么是光的相干性？ 光的相干性是指两个光源，在光束中光波的各个点上的相位关系是固定的。具有相同频率的两束光是相同相位的。当光传播过程中两束光波的相位关系始终稳定无变化时，称光源相干。 2.什么是干涉条纹？ 当相干光互相叠加并在屏幕、照相底片和计算机屏幕上形成交替明暗条纹时，称之为干涉条纹。干涉条纹是干涉现象的一种直观体现。 四、光的衍射 1.什么是光的衍射？ 光经过障碍或通过狭缝时，会沿着一定方向散射并产生强度分布，称为光的衍射。这是一种光学现象，它规定
现代光学基础
现代光学基础 现代光学是光的研究和利用，以满足工业、医药、安全、教育及 其他领域的应用需求。它是以电磁波理论，光起源、传播、散射、衍射、吸收等光学现象，以及应用镜头、激光、光电子、显微镜、光谱 仪等器件和实验装置、光栅、非结构衍射光栅等光学分辨及光学技术 的总和。 现代光学基础包括基本的知识和技术，如光学理论、光谱理论、 电磁场理论、测试原理，以及如何分析、调节和利用光学信号等。由 于光学技术在工业、医学及其他领域的广泛应用，现代光学基础也紧 密结合应用和=研究前沿。 现代光学基础具有实用性。如在覆片、挡板及光纤等领域，以各 种原理、规律及技术，设计表面几何结构以实现特定功能、参数，满 足实际需要；在三维立体显示领域，可结合投影设备、实时显微技术，将灰度、清晰度、色彩处理和光学计算技术有机结合起来，将新的效 果带入显示系统。 在经典的光学理论的基础上，现代光学专业涵盖了各种技术领域，如光电子、激光、图像处理、智能计算机与自动机控制、生物光学及 衍射光学等，是近几十年来最为重要的研究经验和技术研究之一。 总之，现代光学基础是研究、利用光学知识及其应用领域发展所 需的基本知识和技术，是当今发展创新技术和发展未来技术应用的重 要基石。 Modern optics is the research and utilization of light to meet the application needs of industry, medicine, security, education and other fields. It is a combination of electromagnetic wave theory, optical origin, propagation, scattering, diffraction, absorption and other optical phenomena, as well as the use of lens, laser,
光学物理教学大纲
光学物理教学大纲 光学物理教学大纲 光学物理作为物理学的一个重要分支，研究的是光的产生、传播和相互作用的规律。在现代科学技术的发展中，光学物理的应用越来越广泛，涉及到光学仪器、光纤通信、光电子技术等众多领域。因此，制定一份合理的光学物理教学大纲对于培养学生的光学物理素养和应用能力至关重要。 一、光学基础知识 光学基础知识是学习光学物理的基础，包括光的本质、光的传播、光的干涉和衍射等内容。学生需要了解光的波粒二象性、光的传播速度、光的干涉和衍射现象的产生和应用等。通过这一部分的学习，学生可以对光学的基本概念有一个清晰的认识，为后续的学习奠定基础。 二、光的几何光学 几何光学是光学物理的一个重要分支，研究的是光的传播和反射的规律。学生需要学习光的传播路径的描述、光的反射和折射的定律以及光的成像等内容。通过这一部分的学习，学生可以了解光的传播路径的描述方法、光的反射和折射的规律，并能够应用这些知识解决一些实际问题。 三、光的波动性 光的波动性是光学物理的一个重要内容，研究的是光的干涉和衍射现象。学生需要学习光的干涉和衍射的产生原理、干涉和衍射的条件以及干涉和衍射的应用等内容。通过这一部分的学习，学生可以了解光的干涉和衍射现象的产生原理，掌握干涉和衍射的条件，并能够应用这些知识解决一些实际问题。 四、光的偏振性
光的偏振性是光学物理的一个重要内容，研究的是光的偏振现象。学生需要学 习光的偏振现象的产生原理、光的偏振态的描述以及光的偏振的应用等内容。 通过这一部分的学习，学生可以了解光的偏振现象的产生原理，掌握光的偏振 态的描述方法，并能够应用这些知识解决一些实际问题。 五、光的相干性 光的相干性是光学物理的一个重要内容，研究的是光的相干性质。学生需要学 习光的相干性质的描述、光的相干性质的判断以及光的相干性质的应用等内容。通过这一部分的学习，学生可以了解光的相干性质的描述方法，掌握光的相干 性质的判断方法，并能够应用这些知识解决一些实际问题。 光学物理教学大纲的制定，旨在培养学生的光学物理素养和应用能力。通过系 统的学习，学生可以全面了解光学物理的基本概念和原理，掌握光学物理的基 本方法和技巧，并能够应用这些知识解决一些实际问题。同时，光学物理教学 大纲的制定也需要考虑到学生的实际情况和学习能力，合理安排教学内容和教 学方法，提高教学效果。通过光学物理教学的实施，可以培养学生的科学思维 和创新能力，为他们未来的学习和工作打下坚实的基础。
光学物理实验教学大纲
光学物理实验教学大纲 光学物理实验教学大纲 一、实验目的 本实验课程旨在让学生通过实践操作，深入理解光学物理的基本原理和实验技能，培养学生对光学物理实验的兴趣和创新能力，为后续的专业学习和实践打下坚实的基础。 二、实验内容 本实验课程包括以下六个实验： 实验一：光学仪器的使用与调整实验二：光的干涉实验实验三：光的衍射实验实验四：偏振光实验实验五：光学成像实验实验六：光学纤维实验 每个实验都涵盖了相关的理论知识和实验操作技巧，要求学生通过实际操作，掌握光学物理实验的基本方法和技能。 三、实验方法 本实验课程采用分组实验的方法，每组学生人数不超过3人。学生在实验前需提前预习相关理论知识，了解实验原理和方法，做好实验前的准备工作。
实验过程中，学生需按照实验步骤进行操作，记录实验数据，并进行分析和解释。教师将在实验过程中进行巡回指导，及时解答学生的问题，确保实验的顺利进行。 实验结束后，学生需撰写实验报告，报告应包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据、结果分析和结论等部分。教师将根据学生的实验操作、实验报告和实验讨论等情况进行评分。 四、实验评价 本实验课程评价包括以下三个方面： 1、实验操作技能评价：主要评价学生的实验操作技能和实验仪器的使用情况，占总成绩的50%。 2、实验报告质量评价：主要评价学生的实验报告撰写能力和实验结果分析能力，占总成绩的30%。 3、实验讨论能力评价：主要评价学生在实验过程中的讨论参与度和思考深度，占总成绩的20%。 五、实验注意事项 1、学生应在实验前充分预习相关理论知识，熟悉实验步骤和操作方法。 2、学生在实验过程中应严格遵守操作规程，注意安全事项，防止发
光学设计 第五章 现代光学系统设计
表 5.1初始结构参数 第五章 现代光学系统设计 5.1激光聚焦物镜设计 现在，激光光束聚焦物镜广泛应用于激光加工、影碟机、光盘、激光打印机等。此类透镜是小F 数、小视场、单色波的简单光学系统，很容易达到衍射极限。 5.1.1镜头设计指标和初始结构 具体设计要求： 1）镜头物距l =∞,视场角0ω=︒，焦距'60f =㎜，相对孔径/'1/2D f =，工作波长0.6328m λμ=； 2）镜头只需要校正轴上点球差； 3）几何弥散斑直径小于0.002㎜； 初始结构参数见表5.1所列，其光线扇形图、点列图和轴向球差如图5.1、图5.2和图 5. 3所示。从图5.1可以看出像质很差。在点列图上，弥散斑直径远远超过设计要求。系统的球差主要表现为初级球差，数值较大，需要校正像差。 图5.1 光线扇形图 图5.2 点列图
图5. 3 轴向球差图 5.1.2聚焦物镜的优化设计 ZEMAX的优化方法有三种：局部优化、全局优化和锤形优化。局部优化可以找到极小值但不是最小值。全局优化是搜索一个很有前途的设计形式，它不能产生最终的设计方案。锤形优化将用尽一切方法搜寻一个最佳方案。ZEMAX的优化功能需要三个步骤：第一要有一个可以进行光线追迹的合理光学系统；第二要设定变量；第三要设定评价函数。ZEMAX 可以参与优化的变量是曲率、厚度、玻璃、圆锥系数、参数数据、特殊数据和一些多重结构的数值数据。默认的优化函数在优化过程中具有较好的优化效果。它的优化类型有RMS(均方根)和PTV（波峰到波谷）。RMS类型最为广泛使用。 本例的参数状态设置是将前三个半径设置为变量，把两片间的空气间隔设置为变量。让最后一个半径保证镜头的焦距。用边缘光线高度保证成像面在理想像平面上。设置如下图5. 4所示。 图5. 4 优化参数状态设置 评价函数用默认评价函数RMS+Wavefront+centroid。玻璃最小厚度设为4，最大厚度设为6，边缘厚度设为4；空气间隔最小设为8，最大厚度设为60，边缘厚度设为4。根据激光聚焦系统的特性，要控制的像差主要是球差，因此用操作数LONA控制不同孔径的球差。如图5.5所示。 图5. 5 评价函数中的操作数
现代光学课程讲义：第3章 光偏振技术基础
第三章光偏振技术基础 随着激光器的出现和激光技术的发展，古老的光学获得新的生命，其应用范围日益扩大，有的已发展成高科技产业，有的则形成新型检测技术，例如：光纤通信、光大气通信、光盘存储、光全息技术、光弹技术、光散射技术、激光加工技术、光调制技术以及光传感技术等。为了进一步发展和应用这些技术，经常需要处理光的偏振问题，因而已开始形成光学技术中新的分支：光偏振技术。 随着光纤技术、光调制技术、光检测技术以及光传感技术的发展和应用的日益广泛，例如：在晶体中如何处理多参量同时作用下的偏振光传输问题；晶体中线偏振光和圆偏振光、自然旋光和磁旋光的分离问题；如何处理单模光纤中圆偏振光和线偏振光的去耦合；如何处理光纤器件中偏振光传输、控制和检测；如何处理光散射的偏振；以及高速光通信中偏振模色散的检测和补偿等等一系列有关偏振的传输、分离、检测、控制和补偿问题，是光调制、光弹技术、光传感、光散射等技术中急需解决的基本问题。 §1 偏振器 在光电子技术应用中，经常需要偏振度很高的线偏振光。除了某些激光器本身即可产生线偏振光外，大部分都是通过对入射光进行分解和选择获得线偏振光的。我们将能够产生偏振光的装置，包括仪器、器件等，称为起偏器(Polarizer)。用来检测偏振光及其偏振方向的装置，叫检偏器(Analyzer)。当然，起偏器也可用来作检偏器，二者无实质性的差别，只是用途不同，完全可以互换。 根据偏振器的工作原理不同，可以分为双折射型、反射型、吸收型和散射型偏振器。其中反射型和散射型因其存在消光比差、抗损伤能力低等缺点，应用受到限制。在光电子技术中，由于液晶技术的成熟，目前除了大量采用双折射型偏振器外，吸收型偏振器也已经得到广泛应用。 由晶体双折射特性的讨论已知，一块晶体本身就是一个偏振器，从晶体中射出的两束光都是线偏振光。但是，由于从晶体中射出的两束光通常靠得很近，不便于分离应用。所以，实际的偏振器，或者利用两束偏振光折射的差别，使其中一束在偏振器内发生全反射或散射，而让另一束光通过；或者利用某些各向异性介质的二向色性，吸收掉一束线偏振光，而使另一束线偏振光通过。 一偏振棱镜 偏振棱镜是利用晶体的双折射特性制成的偏振器，它通常是由两块晶体按一定的取向组合而成的。利用晶体的双折射现象，可以制成各种偏振棱镜。 1 尼科耳(Nicol)棱镜 尼科耳棱镜是一种常用的偏振棱镜，是由优质的方解石制成的，它能使双折射产生的两束线偏振光的一束在粘合界面处发生全反射，偏折出棱镜；高纯度的另一束线偏振光几乎无偏折地从棱镜穿出。 图3.1.1 尼科耳棱镜 (a)切开方解石的方位；(b)尼科耳棱镜的主截面 我们首先简单介绍主截面的基本概念。在单轴晶体中，由o光线与光轴组成的平面称为o主平面；由e光线与光轴组成的平面称为e主平面。一般o主平面和e主平面不是重合的。但是，实验和理论证明，当入射光线在由光轴与晶体表面法线组成的平面内时，o光线和e 光线都在这个平面内，这个平面也就是o光和e光共同组成的主平面。这个由光轴和晶体表