工程光学
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更新日期:2026/05/24
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开课高校重庆师范大学
开课教师张鹏
学科专业工学电子信息类
开课时间2025/08/11 - 2026/02/11
课程周期27 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

这门课会讲什么?

《工程光学》分为几何光学和物理光学两部分。几何光学部分以光线作为基础概念,用几何方法研究光在介质中的传播规律和光学系统的成像特性,内容包括几何光学的基本定律和成像概念、理想光学系统、平面与平面系统、光学系统中的光阑与光束限制、光线的光路计算及像差理论、典型光学系统等共六章;物理光学部分将光视为一种波动,以麦克斯韦电磁场理论为基础,研究光在传播过程中的干涉、衍射和偏振等波动相关现象及其规律,内容包括光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础共四章。

你将收获什么?

通过本课程的学习,学习者可以更加充分地了解光学的基本现象,深入掌握光学的基本概念、基本原理和基本规律,并了解它们在日常生活、科学研究、以及工程技术中的应用。在知识内容方面,学习者将学习并理解掌握几何光学中的基本原理、理想光学系统和球面光学系统成像、像差基本理论及典型光学系统、光的电磁波性质、光在界面的反射和透射、光的干涉和衍射及其应用、光的偏振现象和常用晶体偏振元件等知识内容。在能力培养方面,学习者将具备利用工程光学的基本理论和相关计算,对一般光学系统进行分析和设计的能力;把光的干涉、衍射和偏振相关现象及规律应用到实际工程需要中去的能力;以及对日常生活、科学研究和工程应用中的各种光学相关问题进行深入分析,并提出创新解决方案的能力。

适合什么人学习?

   本课程适合于光电信息科学与工程、电子信息科学与技术、仪器仪表、自动化测试与控制、机械电子工程等专业及其相近专业本科生的学习,以及从事上述专业及其相近专业工作的工程技术人员的学习。

课程大纲

课程章节

  • 第一单元
  • 第二单元
  • 第三单元
  • 第四单元
  • 第五单元
  • 第六单元
  • 第七单元
  • 第八单元
  • 第九单元
  • 第十单元

第一单元

1.1 几何光学的基本定律和原理

1.2 成像的基本概念与完善成像

1.3 光路计算与近轴光学系统

1.4 球面光学成像系统

第二单元

2.1 理想光学系统与共线变换

2.2 理想光学系统基点和基面的概念

2.3 理想光学系统基点和基面的特点

2.4 理想光学系统的物像关系-图解法

2.5 理想光学系统的物像关系-解析法

2.6 理想光学系统的放大率

2.7 理想光学系统的组合

2.8 透镜

2.9 理想光学系统的正切计算法

第三单元

3.1 平面镜成像特点和性质

3.2 平行平板成像特点和性质

3.3 反射棱镜与棱镜系统的成像方向

3.4 棱镜的等效作用与展开

3.5 折射棱镜与光楔

第四单元

4.1 孔径光阑的定义及计算

4.2 视场光阑的定义及计算

4.3 照相系统中的光束限制

4.4 望远镜系统中成像光束的选择

4.5 显微镜系统中的光束限制和分析

4.6 光学系统的景深

第五单元

5.1 光线的光路计算

5.2 轴上点的球差

5.3 正弦差和彗差

5.4 像散、场曲、畸变和色差

第六单元

6.1 不同物距透镜的成像问题

6.2 眼睛

6.3 放大镜

6.4 显微镜

6.5 望远镜

第七单元

7.1 光的电磁波性质

7.2 光在电介质分界面上的反射和折射

7.3 菲涅耳公式

7.4 菲涅耳公式的讨论

7.5 光波的叠加

第八单元

8.1 光的干涉及条件

8.2 双缝干涉(上)

8.3 双缝干涉(下)

8.4 劈尖干涉

8.5 牛顿环

8.6 薄膜干涉

8.7 迈克尔孙干涉仪

8.8 光的空间和时间相行性

8.9 多光束干涉

8.10 光的干涉系统

第九单元

9.1 光波衍射的基本理论——惠更斯-菲涅尔原理

9.2 光波衍射的基本理论——基尔霍夫衍射公式

9.3 菲涅尔衍射——半波带法

9.4 菲涅尔衍射——半波带的计算

9.5 夫琅禾费衍射

9.6 矩孔和单缝衍射

9.7 圆孔衍射

9.8 光学成像系统的衍射和分辨本领

9.9 多缝夫琅禾费衍射

9.10 衍射光栅

第十单元

10.1 偏振光概述

10.2 光在晶体中的传播

10.3 晶体光学性质的几何表示

10.4 光在晶体表面的反射和折射

10.5 晶体偏振器件

10.6 偏振的矩阵表示

10.7 偏振光的变换和测定

10.8 偏振光的干涉(原理)

10.9 偏振光的干涉(应用)

10.10 磁光效应

10.11 电光效应

10.12 声光效应

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