第一章光的干涉★主要内容1、光的电磁理论2、波动的独立性、叠加性和相干性3、由单色波叠加所形成的干涉花样4、分波面双光束干涉5、干涉条纹的可见度、光波的时间相干性和空间相干性6、菲涅耳公式7、分振幅薄膜干涉(一)——等倾干涉8、分振幅薄膜干涉(二)——等厚干涉9、迈克耳逊干涉仪10、法布里—珀罗干涉仪、多光束干涉11、干涉现象的一些应用、牛顿圈★教学目的和要求掌握光波的概念、波动方程、叠加原理及其应用;熟练掌握光程、光程差的概念;理解光的相干性的有关基本概念,熟练掌握光的干涉原理和分析方法,熟练掌握薄膜干涉的原理和分析方法,熟悉干涉仪及应用。
★学时数13学时★复习思考题1、试比较光波与无线电波,光子与电子的异同。
2、试说明怎样利用杨氏干涉条纹来测量双缝的间距,以及怎样比较不同单色光的波长。
3、为从普通光源获得空间相干性较好的光场,最简单的办法是什么?4、使用扩展光源时,怎样决定薄膜干涉的定域地点?5、什么叫相干时间和相干长度?时间相干性与单色性有何联系?普通厚度的玻璃板的两个表面为什么不能形成干涉条纹?★讨论题(从中选择课程论文题)1、产生干涉的相干光必须来自同一发光原子、同一次发射的光波,试解释其理由。
2、影响杨氏干涉条纹清晰程度的因素有哪些?请进行详细的分析。
第二章光的衍射★主要内容1、光的衍射现象2、惠更斯—菲涅耳原理3、菲涅耳半波带4、菲涅耳衍射(圆孔和圆屏)5、夫琅和费单缝衍射6、夫琅和费圆孔衍射7、平面衍射光栅8、晶体对伦琴射线的衍射★教学目的和要求理解惠更斯—菲涅耳原理以及菲涅耳积分表达式的意义;能用半波带法定性分析菲涅耳圆孔衍射,了解波带片的概念;熟练掌握夫琅和费衍射,能根据光强公式分析衍射花样的特点;理解和掌握光栅方程的意义,能分析光栅的性能参数,了解光栅的应用;掌握光学仪器的分辨本领和衍射现象的基本应用。
★学时数12学时★复习思考题1、为什么作费涅耳衍射时,光源和接受屏要放得那样远?为什么放近了不易看到衍射条纹?2、光在面积有限的反射面上反射时能否产生衍射现象?3、菲涅耳衍射的亮点和暗点,与夫琅禾费衍射的亮点和暗点有何不同?4、单缝的衍射光与理想的线光源的光有何不同?5、在夫氏衍射装置中,若点光源的在垂直光轴的平面里上下左右移动时,衍射图样有何变化?6、若在单缝夫琅和费衍射装置中线光源取向并不严格平行单缝,这对衍射图样有何影响?7、为什么德布罗意波的衍射实验需要用晶体作光栅?★讨论题(从中选择课程论文题)1、叙述光的干涉和光的衍射的共同点和区别。
2、要制造一个对应于λ=5μm的焦距为10m的振幅波带片,要求焦点处光强为不放波带片时的一千倍以上,请回答:(1)如何设计这一波带片? (2)这个位相型波带片能否用于波长为λ’的光?第三章几何光学的基本原理★主要内容1、光线的概念2、费马原理3、单心光束,实象和虚象4、光在平面界面上的反射和折射、光学纤维5、光在球面界面上的反射和折射6、光连续在几个球面界面上和折射、虚物的慨念7、薄透镜8、近轴物点近轴光线成象条件9、理想光具组的基点和基面10、理想光具组的放大率、基点和基面的性质★教学目的和要求熟练掌握几何光学的基本定律和应用;理解费马原理的数学表达式;熟悉几何光学系统的成象规律和分析方法;熟练掌握特殊光线的成象作图法;了解常用光学仪器的基本原理;了解简单光学系统的设计方法;了解光纤的构造及应用。
★学时数10学时★复习思考题1、简述费马原理,并说明费马原理与光的相干叠加原理不悖。
2、为什么说按费马原理设计的透镜没有计及衍射的影响?平面反射镜是否有衍射?3、几何光学的基本定律是否只适用于光波?4、如果太阳光通过一个三角形的孔射到屏幕上,屏幕上的光斑在什么情况下呈三角形?5、自然界是否存在虚物和虚像?人眼能否看清虚物和虚象?为什么?6、实物放在凹透镜前什么位置能成倒立的放大像?为什么?是实象还是虚象?7、能否用作图法对单球面折射系统求物象关系?试指出它的三条典型光线与薄透镜有何异同。
★讨论题(从中选择课程论文题)1、从光的反射和折射定律出发,论证光路是可逆的。
2、以物距为横坐标,像距为纵坐标,作薄透镜的物象关系曲线,并指出各种情况下物象的性质。
第四章光学仪器的基本原理★主要内容1、人的眼睛2、助视仪器的放大本领3、目镜4、显微镜的放大本领5、望远镜的放大本领6、光阑、光瞳7、光能量的传播8、物镜的聚光本领9、单色象差概述10、近轴物近轴光线成象的色差11、助视仪器的分辨本领12、分光仪器的分辨本领★教学目的和要求了解人眼的结构以及作用;理解和掌握放大镜、显微镜和望远镜的结构原理;理解孔径光阑、入射光瞳的概念;了解广度学中光通量、照度和亮度等基本概念。
★学时数10学时★复习思考题1、在晚上观察远处来的汽车,在开始能分辨两个汽车的前灯时,估计汽车的前灯是多少?2、怎样理解用数值孔径说明光学仪器的分辨能力?3、用波长5cm的雷达,探测100km处的机群,若要分辨线距离为50m的两架飞机,问接收天线的口径要多大?★讨论题(从中选择课程论文题)收集资料,论述几何光学仪器(主要包括望远镜、显微镜、照相机等)在天文学、电子学、生物学和医学等领域中的巨大作用。
第五章光的偏振★主要内容1、自然光与偏振光2、平面偏振光与部分偏振光3、光通过单轴晶体时的双折射现象4、光在晶体中的波面5、光在晶体中的传播方向6、偏振元件7、椭圆偏振光和圆偏振光8、偏振态的实验检定9、偏振光的干涉★教学目的和要求熟悉单轴晶体中双折射现象,了解布儒斯特定律、斯托克斯定律;熟练掌握各种偏光器件的原理、性能和应用;了解椭圆偏振仪、偏振光干涉。
★学时数10学时★复习思考题1、自然光投射在一对正交的偏振片上,光不能通过,如果把第三块偏振片放在它们中间,最后是否有光通过?为什么?2、已知光在某界面上能产生全反射,临界角是45o,为使反射光为线偏振光,入射角应是多大?3、证明当光束射在平行平面玻璃板上时,如果在上表面反射时发生全偏振,则折射光在下表面反射时仍将发生全偏振。
4、一般情况下晶体中的e光不遵守折射定律指的是什么?在特殊情形下e光也遵守折射定律,指的是什么情形?5、若入射光为线偏振光,且入射面与晶体主截面重合,则当入射光振动方向与晶体主截面平行、垂直和夹任意角时,折射光的偏振性质如何?★讨论题(从中选择课程论文题)1、设计一个用布儒斯特角求薄膜折射率的实验。
2、列表小结,如何用一块偏振片和一块1/4波片,从实验上区分各种偏振光。
第六章光的吸收、散射和色散★主要内容1、测定光速的实验室方法2、光的相速度和群速度3、电偶极辐射对反射和折射现象的解释4、光的吸收5、光的散射6、光的色散★教学目的和要求了解测定光速的实验室方法;理解相速度和群速度的概念。
了解色散和散射的经典理论,能解释色散现象。
★学时数6学时★复习思考题1、何谓群速度?它与单色平面波的能量输运速度有何不同?2、何谓相速度?相速度可能大于真空中光速吗?相速度是否必是或必不是能量输运的速度?3、是否能流大能量输运的速度也大?4、光通过媒质后其强度会减弱,是否完全由媒质对光吸收所致?5、什么是光的色散现象?何谓正常色散和反常色散?什么情况下出现反常色散?6、为什么点燃的香烟冒出的烟是淡蓝色的,而吸烟者口中吐出的烟却是白色?7、既然眼睛对黄-绿光最为敏感,为什么危险讯号又用红色?8、炼钢工人凭观察炼钢炉内的颜色就可估计炉内的温度,这是根据什么原理?9、猎户α和猎户β是猎户座中最亮的两颗星,看起来前者是桔红色,后者白中略带蓝色,它们的温度比太阳高还是低?第七章光的量子性★主要内容1、热辐射、基耳霍夫定律2、黑体的经典辐射定律3、普朗克辐射公式、能量子4、光电效应5、爱因斯坦的量子解释6、康普顿效应7、波粒二象性★教学目的和要求了解量子论的发展过程,理解并掌握热辐射、光电效应、康普顿效应三个典型实验以及相关规律,认识光的波动性和量子性是统一的。
★学时数6学时★复习思考题1、炼钢工人凭观察炼钢炉内的颜色就可估计炉内的温度,这是根据什么原理?2、猎户α和猎户β是猎户座中最亮的两颗星,看起来前者是桔红色,后者白中略带蓝色,它们的温度比太阳高还是低?3、光电效应实验中有哪些现象用经典理论不能解释?4、为什么会发生康普顿散射,康普顿散射说明什么问题?5、光电效应和康普顿效应都包含着电子和光子的相互作用,这两个过程有什么不同?★讨论题(从中选择课程论文题)单个光子是否会产生干涉?第八章现代光学基础★主要内容1、激光的原理2、激光器的基本结构3、激光的主要应用4、全息照相★教学目的和要求理解并掌握激光产生的原理,了解激光器的基本结构,掌握激光的基本特征;掌握几种典型的激光器和激光的应用;了解全息照相的基本原理。
★学时数4学时★复习思考题1、试说明共振激励、共振吸收、共振跃迁中“共振”的含义。
受激辐射能否理解为共振辐射?受激辐射在通常情况下为什么是一种罕见的现象?2、受激辐射和自发辐射有什么不同?为什么普通光源中自发辐射占绝对优势?3、怎样实现粒子数反转?4、为何激光具有高度的时间相干性和空间相干性?6、已知制作全息片的参考光束的方向和物的位置,用此全息片重现物光波时应在什么方向寻找物的虚像?分别讨论照明光沿原参考光方向及垂直入射两种情形。
7、全息片上干涉条纹的间距大小由什么因素决定?已知物光和参考光与z轴均夹20o,问对感光片的分辨率有什么要求(感光片的分辨率通常以每毫米能分辨的线数表示)★讨论题(从中选择课程论文题)1、比较气体激光器、固体激光器、染料激光器和自由电子激光器等各类激光器的优缺点。
2、收集资料,论述激光技术在现代科学技术领域中的应用。
3、论述全息照相的记录和再现原理。
参考书目★教材◆《光学教程》姚启钧高等教育出版社★中文参考书◆《光学》赵凯华北京大学出版社◆《光学》母国光战元龄人民教育出版社◆《光学》吴强郭光灿中国科技大学出版社◆《光学》王楚汤俊雄北京大学出版社◆《光学》梁铨廷孔宪炎广东高等教育出版社◆《光学》高文琦等南京大学出版社◆《光学》(中译本)Hecht. E Zajac. A 人民教育出版社◆《基础光学教程》吴美钧等华中师范大学出版社★英文参考书◆《Principles of Optics》Max.Bora; Emil.Wolf, Cambridote University Press◆《Optice》Miles V.Klein; Thomas E.Furtak, New York Chichester Brisbane Toronto Singapore◆《Optice》Ajor Ghatak, Tata Mcgraw-Hill Publishing Co.Ltd◆《Optice》Eugene Hecht Alfred, Zajac Addison-Wesley Publishing company★习题辅导书◆《光学教程学习指导》宣杜鑫王射中国计量出版社◆《光学题解指导》钟锡华骆武刚电子工业出版社◆《光学学习指导》潘维济汤玉梅辽宁教育出版社◆《大学基础物理学习与解题指导—光学》王莜生包仁上海科学技术出版社◆《普通物理习题指导》冉勇程庆华徐大海华中师范大学出版社。