光学
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更新日期:2026/10/19
开课平台智慧树
开课高校泰山学院
开课教师马建玲、陈君、肖静、王健、刘婷婷
学科专业理学物理学类
开课时间2026/07/21 - 2027/01/20
课程周期27 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
光学是一门古老而又崭新的学科,与力学、几何学、天文学一样,是一门最早发展起来的学科,近几十年来它又以疾风骤雨般的活力,以一系列引人注目的成就,以及对未来发展所蕴含的巨大前景,进入到科学技术的最前列;在现代物理科学领域,光学又是近代物理的先导和生长点。我们生活在一个充满着光明的世界里,每天太阳升起来都看到一个五彩斑斓的世界,没有光,就没有光合作用,就没有生命,也就没有人类,光学与我们的生活、生命联系得如此紧密,那么光是什么呢?光的本性是什么呢?记住大自然是光学现象最大和最壮观的实验室,同学们让我们一起开启光学之旅,去感受生活、感受神奇奥妙的光吧!
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
绪论
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●
光学的研究内容和方法
马建玲
●
光学发展简史—经典光学阶段
马建玲
●
光学发展简史—现代光学及课程要求
马建玲
光的干涉
●
光波的基本性质
●
电磁场的波动性
马建玲
●
光的检测与光强
马建玲
●
干涉的基本理论
●
波动独立性、叠加性
马建玲
●
相干与不相干叠加
马建玲
●
由单色波叠加所形成的干涉图样
●
相位差和光程差
马建玲
●
干涉图样及花样特点
马建玲
●
分波面双光束干涉
●
杨氏实验原理
马建玲
●
其他分波面实验
马建玲
●
干涉条纹的可见度 光波时、空相干性
●
干涉条纹的可见度
马建玲
●
时间相干性
马建玲
●
空间相干性
马建玲
●
半波损失和额外光程差
马建玲
●
分振幅的薄膜干涉-等倾干涉
●
等倾条纹
马建玲
●
单色面光源产生的等倾干涉条纹 及特点
马建玲
●
分振幅的薄膜干涉-等厚干涉
●
单色点光源所引起的等厚干涉条纹
马建玲
●
劈尖干涉的应用
王健
●
牛顿环
王健
●
迈克耳孙干涉仪
马建玲
●
法布里——珀罗干涉仪 多光束干涉
●
法布里——珀罗干涉仪 光强分布
王健
●
法布里——珀罗干涉仪 物理图像
王健
●
等振幅的多光束干涉
王健
光的衍射
●
衍射的基本原理及分类
●
衍射现象概述
马建玲
●
惠更斯-菲涅耳原理及衍射现象分类
马建玲
●
菲涅耳半波带 菲涅耳衍射
●
菲涅耳衍射的分析方法
马建玲
●
圆孔、圆屏的菲涅耳衍射及波带片
马建玲
●
夫琅禾费单缝衍射
●
夫琅禾费单缝衍射的现象及光强分布
马建玲
●
夫琅禾费单缝衍射图样的特点
马建玲
●
夫琅禾费圆孔衍射
马建玲
●
夫琅禾费多缝衍射
●
实验装置及物理图像的定性分析
马建玲
●
夫琅禾费多缝衍射的强度分布
马建玲
●
多缝衍射图样特性
马建玲
●
平面衍射光栅
马建玲
光的偏振
●
光波的偏振态
●
自然光与偏振光
马建玲
●
圆偏振光和椭圆偏振光
马建玲
●
线偏振光与部分偏振光
●
利用二向色性产生线偏振光
马建玲
●
反射和折射的偏振现象
马建玲
●
光通过单轴晶体时的双折射
●
晶体双折射现象及基本定义与规律
马建玲
●
光在晶体中的波面
马建玲
●
光在晶体中的传播方向
马建玲
●
晶体光学元件
●
双折射起偏棱镜
马建玲
●
光学相位延迟器件
马建玲
●
椭圆偏振光和圆偏振光获得和检验
马建玲
●
6平行偏振光的干涉
●
干涉装置及干涉光强的计算
马建玲
●
几种干涉现象的讨论
马建玲
●
其他偏振现象
马建玲
几何光学基本原理
●
几个基本概念和定律 费马原理
●
几个基本概念和几何光学的基本实验定律
肖静
●
费马原理—光线传播的普遍规律
肖静
●
成像的基本概念
肖静
●
光在平面界面上的反射和折射、棱镜
●
光在平面界面上的反射与折射
肖静
●
全反射 棱镜
肖静
●
光在球面上的反射和折射
●
符号法则
陈君
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光在球面上的反射
陈君
●
光在球面上的折射
陈君
●
高斯公式和牛顿公式
陈君
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光连续在几个球面界面上的折射 虚物的概念
陈君
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薄透镜
●
近轴条件下的薄透镜成像
马建玲
●
薄透镜成像作图法
马建玲
●
近轴物近轴光线成像的条件
马建玲
●
理想光具组的基点和基面
刘婷婷
光学仪器的基本原理
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人的眼睛
●
人眼简介
马建玲
●
人眼的调节
马建玲
●
助视仪器的放大本领
马建玲
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显微镜的放大本领
马建玲
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望远镜的放大本领
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折射式望远镜的放大本领
马建玲
●
反射式望远镜
马建玲
●
光阑 光瞳
马建玲
●
光度学概要
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光度学概要(一)
马建玲
●
光度学概要(二)
马建玲
●
物镜的聚光本领
●
显微镜的聚光本领 数值孔径
马建玲
●
望远镜、照相机的聚光本领 相对孔径
马建玲
●
助视仪器的像分辨本领
马建玲
●
分光仪器的色分辨本领
马建玲
  • 绪章绪论

    了解光学发展简史,掌握光学研究内容与方法。从而熟知光学课程鲜明的特点,为正课的学习做好铺垫

  • ●0.1光学的研究内容和方法

    一 光学的研究内容及学科分支
    二 研究方法
    1 什么是物理理论?理论与实验的关系怎样?
    2 理论要满足什么条件?应用理论解决实际问题时要注意什么

  • ●0.2光学发展简史—经典光学阶段

    一 经典光学阶段
    二 近代光学阶段

  • ●0.3光学发展简史—现代光学及课程要求

    现代光学及课程要求

  • 第一章光的干涉

    着重讨论光的干涉定义、相干条件以及分波面和分振幅干涉装置的干涉光强分布规律,最后讨论迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的基本原理和应用

  • ●1.1光波的基本性质

    一 电磁场的波动性
    1 光的本质
    2 光波段
    二 光的检测与光强
    1 光强
    2 光强的复数表达形式

  • ●1.2干涉的基本理论

    一 波动的独立性、叠加性
    1机械波的独立性和叠加性
    2 干涉现象是波动的特性
    3两列波在相遇处的振动叠加
    二 相干与不相干叠加

  • ●1.3由单色波叠加所形成的干涉图样

    一 相位差和光程差
    1单色光波及其描述
    2波的方程与光程
    3相位差与光程差
    二 干涉图样及花样特点
    1干涉图的形成
    2横向近似直线干涉条纹的物理图像

  • ●1.4分波面双光束干涉

    一 杨氏实验原理
    1普通光源的发光机制
    2获得稳定干涉图样的条件和方法
    3分波面干涉的特殊装置和杨氏实验
    二 其他分波面实验
    1菲涅耳双面镜
    2劳埃德镜实验
    3干涉条纹的移动

  • ●1.5干涉条纹的可见度 光波时、空相干性

    一 干涉条纹的可见度
    二 时间相干性
    1光源的非单色性对干涉条纹的影响
    2时间相干性
    三 空间相干性
    1光源的线度(扩展单色光源)对干涉条纹的可见度的影响
    2 空间相干性

  • ●1.6 半波损失和额外光程差

    一 菲涅耳公式
    二 半波损失的解释
    三 薄膜干涉的额外光程差

  • ●1.7分振幅的薄膜干涉-等倾干涉

    一 等倾条纹
    二 单色面光源产生的等倾干涉条纹及特点

  • ●1.8分振幅的薄膜干涉-等厚干涉

    一 等厚干涉条纹
    二 劈尖干涉的应用
    三 牛顿环

  • ●1.9迈克耳孙干涉仪

    一 干涉仪的原理
    二干涉仪的主要特性
    三 干涉仪的应用

  • ●1.10法布里——珀罗干涉仪 多光束干涉

    一 法布里—珀罗干涉仪 光强分布
    1仪器结构及原理
    2递减振幅多光束干涉的光强分布
    二 法布里—珀罗干涉仪 物理图像
    1干涉图样的特点
    2法布里—珀罗干涉仪的应用
    三 等振幅的多光束干涉

  • 第二章光的衍射

    介绍研究衍射现象的基本理论惠更斯菲涅尔原理,由此讨论一些特殊形状如缝、孔、屏、栅的光波传播规律及物理图像。从而为学习研究现代光学奠定基础。

  • ●2.1衍射的基本原理及分类

    一 衍射现象概述
    1光的衍射现象
    2衍射的一般特点
    3关于衍射的几点说明
    二 惠更斯-菲涅耳原理及衍射现象分类
    1惠更斯-菲涅耳原理
    2基尔霍夫衍射积分
    3衍射现象的分类

  • ●2.2菲涅耳半波带 菲涅耳衍射

    一 菲涅耳衍射的分析方法
    1菲涅耳半波带
    2合振幅的计算
    3光的直线传播
    4直线传播和衍射的关系
    二 圆孔、圆屏的菲涅耳衍射及波带片

  • ●2.3夫琅禾费单缝衍射

    一 夫琅禾费单缝衍射的现象及光强分布
    二 夫琅禾费单缝衍射图样的特点
    1单缝衍射花样的特点
    2用半波带法定性分析

  • ●2.4夫琅禾费圆孔衍射

    一 实验装置
    二 光强分布
    三 圆孔衍射光强分布特点

  • ●2.5夫琅禾费多缝衍射

    一 实验装置及物理图像的定性分析
    二 夫琅禾费多缝衍射的强度分布
    三 多缝衍射图样特性
    1多缝衍射图样强度分布的特征
    2双缝衍射
    3干涉和衍射的区别和联系

  • ●2.6平面衍射光栅

    一 光栅方程
    二 光栅光谱
    三 光栅光谱仪
    四 闪耀光栅

  • 第三章光的偏振

    干涉和衍射现象揭示了光的波动性,但不能说明光波是一种横波,而光的偏振现象则说明了光波的横波性。本章着重学习偏振光的产生、检定和干涉,了解光的干涉、衍射和偏振是构成波动光学的基础。

  • ●3.1光波的偏振态

    一 自然光与偏振光
    1偏振和偏振态
    2线偏振光、自然光、部分偏振光
    3偏振度
    二 圆偏振光和椭圆偏振光
    1圆和椭圆偏振光
    2圆(椭圆)偏振光的旋向
    3圆和椭圆偏振光的描述

  • ●3.2线偏振光与部分偏振光

    一 二向色性产生线偏振光
    1二向色性与偏振片
    2马吕斯定律
    二 反射和折射的偏振现象
    1反射光的偏振态
    2布儒斯特定律
    3折射光的偏振态

  • ●3.3光通过单轴晶体时的双折射

    一 晶体双折射现象及基本定义与规律
    1双折射现象
    2 o光和e光
    3晶体的光轴、主平面与主截面
    4 o光和e光的相对光强
    二 光在晶体中的波面
    1惠更斯假设
    2正、负晶的波面图
    三 光在晶体中的传播方向
    1惠更斯作图法
    2几个平面波在方解石中传播的特例

  • ●3.4晶体光学元件

    一 双折射起偏棱镜
    1尼科耳棱镜
    2沃拉斯顿棱镜
    二 光学相位延迟器件
    1几种波晶片
    2 Babinet补偿器和Soleil补偿器

  • ●3.5椭圆偏振光和圆偏振光获得和检验

    一 自然光改造成椭圆偏振光或圆偏振光
    二 偏振态的实验检验

  • ●3.66平行偏振光的干涉

    一 干涉装置及干涉光强的计算
    二 几种干涉现象的讨论
    1关于光强I 的讨论
    2色偏振
    3偏振光干涉条纹的形成

  • ●3.7其他偏振现象

    一 人为双折射
    二 旋光现象

  • 第四章几何光学基本原理

    掌握光的直线传播定律、反射定律和折射定律,了解研究光在透明介质中传播规律的几何学方法,掌握成像的概念,能够正确运用新笛卡尔符号法则探求成像的规律。

  • ●4.1几个基本概念和定律 费马原理

    一 几个基本概念和几何光学的基本实验定律
    1光线和波面
    2几何光学的基本实验定律
    二 费马原理—光线传播的普遍规律
    1费马原理
    2费马原理的应用
    三 成像的基本概念
    1光学系统
    2单心光束
    3物和像
    4物空间和像空间

  • ●4.2光在平面界面上的反射和折射、棱镜

    一 光在平面界面上的反射与折射
    二 全反射 棱镜

  • ●4.3光在球面上的反射和折射

    一 符号法则
    二 光在球面上的反射
    1球面反射对单心性的破坏
    2近轴光线下球面反射的物像公式
    三 光在球面上的折射
    1球面折射对单心性的破坏
    2近轴光线下球面折射的物象公式
    四 高斯公式和牛顿公式

  • ●4.4光连续在几个球面界面上的折射 虚物的概念

    一 共轴光具组
    二 逐个球面成像法

  • ●4.5薄透镜

    一 近轴条件下的薄透镜成像
    1透镜
    2薄透镜傍轴成像
    3空气中的薄透镜
    4垂轴放大率
    二 薄透镜成像作图法

  • ●4.6近轴物近轴光线成像的条件

    一 近轴物在近轴光线条件下球面反射成像
    二 近轴物近轴光线条件下球面折射成像
    三 光连续在几个球面界面上折射的横向放大率

  • ●4.7理想光具组的基点和基面

    一 基点和基面的概念
    二 基点的一些特性
    三 理想光学系统的基点和基面表示
    四 物像公式
    五 焦距关系
    六 垂轴放大率β

  • 第五章光学仪器的基本原理

    了解人眼的基本构造和光学性质,掌握助视光学仪器的工作原理和三个本领,即放大本领、聚光本领和分辨本领,了解光阑在光学仪器中的地位和作用,学会有效光阑、入射光瞳和出射光瞳的计算,了解光度学中的基本概念及其单位。

  • ●5.1人的眼睛

    一 人眼简介
    1人眼的结构
    2简化眼模型
    二 人眼的调节
    1人眼的调节功能
    2眼睛的缺陷和校正

  • ●5.2助视仪器的放大本领

    一 助视仪器的放大本领
    二 放大镜

  • ●5.3显微镜的放大本领

    一 显微镜的工作原理
    二 显微镜的放大本领

  • ●5.4望远镜的放大本领

    一 折射式望远镜的放大本领
    1开普勒望远镜
    2伽利略望远镜
    二 反射式望远镜
    1反射式望远镜的结构、特点
    2 类型和光路图
    3激光扩束器

  • ●5.5光阑 光瞳

    一 光阑的概念
    二 有效光阑和光瞳
    三 怎样确定有效光阑
    四 典型光学系统的光阑

  • ●5.6光度学概要

    一 辐射通量
    二 光视效率
    三 光通量 Φ
    四 发光强度 I
    五 照度 E
    六 光出射度
    七 光亮度

  • ●5.7物镜的聚光本领

    一 显微镜的聚光本领 数值孔径
    二 望远镜、照相机的聚光本领 相对孔径

  • ●5.8助视仪器的像分辨本领

    一 分辨本领
    二 人眼的分辨本领
    三 望远镜物镜的分辨本领
    四 显微镜物镜的分辨本领

  • ●5.9分光仪器的色分辨本领

    一 色散本领
    二 色分辨本领
    三 棱镜光谱仪

  • 开始学习
  • 绪章  作业测试
    绪章绪论

    0.1 光学的研究内容和方法

    0.2 光学发展简史—经典光学阶段

    0.3 光学发展简史—现代光学及课程要求

    视频数3
  • 第一章  作业测试
    第一章 光的干涉

    1.1 光波的基本性质

    1.2 干涉的基本理论

    1.3 由单色波叠加所形成的干涉图样

    1.4 分波面双光束干涉

    1.5 干涉条纹的可见度 光波时、空相干性

    1.6 半波损失和额外光程差

    1.7 分振幅的薄膜干涉-等倾干涉

    1.8 分振幅的薄膜干涉-等厚干涉

    1.9 迈克耳孙干涉仪

    1.10 法布里——珀罗干涉仪 多光束干涉

    视频数21
  • 第二章  作业测试
    第二章 光的衍射

    2.1 衍射的基本原理及分类

    2.2 菲涅耳半波带 菲涅耳衍射

    2.3 夫琅禾费单缝衍射

    2.4 夫琅禾费圆孔衍射

    2.5 夫琅禾费多缝衍射

    2.6 平面衍射光栅

    视频数11
  • 第三章  作业测试
    第三章 光的偏振

    3.1 光波的偏振态

    3.2 线偏振光与部分偏振光

    3.3 光通过单轴晶体时的双折射

    3.4 晶体光学元件

    3.5 椭圆偏振光和圆偏振光获得和检验

    3.6 6平行偏振光的干涉

    3.7 其他偏振现象

    视频数13
  • 第四章  作业测试
    第四章 几何光学基本原理

    4.1 几个基本概念和定律 费马原理

    4.2 光在平面界面上的反射和折射、棱镜

    4.3 光在球面上的反射和折射

    4.4 光连续在几个球面界面上的折射 虚物的概念

    4.5 薄透镜

    4.6 近轴物近轴光线成像的条件

    4.7 理想光具组的基点和基面

    视频数14
  • 第五章  作业测试
    第五章 光学仪器的基本原理

    5.1 人的眼睛

    5.2 助视仪器的放大本领

    5.3 显微镜的放大本领

    5.4 望远镜的放大本领

    5.5 光阑 光瞳

    5.6 光度学概要

    5.7 物镜的聚光本领

    5.8 助视仪器的像分辨本领

    5.9 分光仪器的色分辨本领

    视频数13
  • 期末考试
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