光学
1000+ 人选课
更新日期:2025/10/01
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2025/07/21 - 2026/01/20
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
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
光连续在几个球面界面上的折射 虚物的概念
陈君
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
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
显微镜的放大本领
马建玲
望远镜的放大本领
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
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