光学课程标准.docx

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光学课程标准

《光学》课程标准

适用专业

物理学

课程名称

光学

学分

4

课程代码

BH051104

计划课时

72

实践课时

制定部门

基础物理教研室

制定人

郝福生

批准人

制定日期

2012.09.04

一、课程属性

1.课程的性质

光学是物理学专业的基础必修课程，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。

它是研究光的本性、传播和光与物质相互作用的基础科学。

光学是一门理论与实践相结合紧密的专业核心课程。

  2.课程定位

课程在第4学期开设，是高等师范院校物理教育专业本科生必修的基础和学位课程，光学是物理学中最古老的一门基础学科，又是当前科学领域中最活跃的前沿阵地之一。

光学课程既能为学生进一步学习原子物理、量子力学、相对论等课程准备必要的前提条件，又有助于进一步探讨微观和宏观世界的联系与规律。

通过本门课程的学习，为学习后续课程以及今后的工作打下基础。

其前导课程是电磁学、高等数学，后续课程是电动力学和量子力学。

3.课程任务

使学生掌握几何光学、物理光学和光与物质相互作用的主要内容和理论，为将来从事中学物理教学学习必要的光学知识和培养分析问题的基本能力。

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。

二、课程目标

知识目标

1.通过对本课程的学习，使学生系统掌握光学的基本概念、基本规律和基本的研究方法；

2.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。

能力目标

1.培养学生观察、分析、概括的思维能力，以及运用数学知识解决物理问题等方面的能力，初步具备分析问题、解决问题的能力；

2.具有分析和处理中学物理教材中光学内容的能力。

培养学生自学、观察和独立思考的能力。

3.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。

素质目标

1.通过本课程的学习，能够培养学生独立思考的能力，具备分析问题和解决问题的能力；

2.具备用光学理论解决实际问题的能力，提高学生的科学素养；培养学生团队协作意识；

3.培养学生求实精神，创新意识和科学美感。

三、课程内容及实施

1.课程结构

序

号

章节

学习内容

教学建议与说明

学时

1

绪论

1、光学研究的内容

2、光学研究的方法

3、光学发展简史

4、光的电磁理论

采用讲授、阅读、文献查阅相结合的方式教学。

体会物理学的思想和研究方法。

2

2

第1章几何光学的基本原理

1、几何光学基本定律

2、成像的基本概念

3、符号法则

4、平面的成象

5、单球面折射成象

6、多界面的成象

7、薄透镜

采用讲授、讨论、演示、多媒体展示等相结合的方式教学，使学生理解物理图象，体会物理学的思想和研究方法。

14

3

第2章光学仪器

1、眼睛与眼镜

2、放大镜目镜、

3、显微镜和望远镜

4、光阑象差简介

5、光度学简介

采用讲授、讨论、演示、实物展示等相结合的方式教学，使学生理解物理图象，体会物理学的思想和研究方法。

10

4

第3章光的干涉

1、光的干涉现象

2、双光束干涉

3、薄膜干涉

4、干涉的应用

5、迈克尔逊干涉仪

6、多光束干涉

7、光的相干性

采用讲授、讨论、演示、多媒体展示等相结合的方式教学，使学生理解物理图象，体会物理学的思想和研究方法。

12

5

第4章光的衍射

l、衍射现象

2、菲涅耳衍射

3、夫琅和费单缝衍射

4、平面衍射光栅

5、夫琅和费圆孔衍射

6、成像系统分辨本领

采用讲授、讨论、演示、多媒体展示等相结合的方式教学，使学生理解物理图象，体会物理学的思想和研究方法

10

6

第5章光的偏振

1、自然光和偏振光

2、偏振光的产生

3、布儒斯特定律马吕斯定律

4、双折射

5、晶体双折射仪器

6、椭圆和圆偏振光

7、偏振光的干涉

采用讲授、讨论、演示、多媒体展示等相结合的方式教学，使学生理解物理图象，体会物理学的思想和研究方法

10

7

第6章光的色散、吸收和散射

1、光在介质中的吸收2、光的色散现象

3、光的散射

采用讲授、讨论、演示、多媒体展示等相结合的方式教学，使学生理解物理图象，体会物理学的思想和研究方法

4

8

第7章光的量子性

1、光的速度

2、黑体辐射

3、光电效应

4、康普顿效应

5、光的波粒二象性

采用讲授、讨论、演示、多媒体展示等相结合的方式教学，使学生理解物理图象，体会物理学的思想和研究方法

10

2、具体内容和要求

1

第0章绪论

建议学时

2

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）了解光学的发展历史；

2）理解物理学思想和研究方法。

能力目标

培养阅读、理解、归纳、概括、总结的能力。

素质目标

1）独立思考的能力；

2）查阅文献，培养自主学习、独立思考的能力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

0

绪论

2

讲授法、讨论法、文献查阅法

综述性论文

2

第1章几何光学的基本原理

建议学时

14

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）阐明光线、象和物、象空间等物理概念；

2）了解费马原理的物理思想；

3）掌握成象规律；

4）薄透镜成象的成像公式法以及成象作图法

能力目标

1）掌握几何光学的基本理论；

2）具备分析、解决光学系统成像的能力

素质目标

1）独立思考的能力；

2）提出问题、分析问题并解决问题的能力；

3）获取新知识、新方法、新技能的能力；

4）具有良好的自主学习能力；

5）工作中的团队合作能力；

6）具有丰富的想象力和构建力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

第一章

第1节

基本

定律

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第一章

第2节

成像

概念

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第一章

第3节

平面

成象

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第一章

第4节

符号

法则

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第一章

第5节

单球面的成象

3

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第一章

第6节

多球面的成象

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第一章

第7节

薄透镜

4

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

3

第2章光学仪器

建议学时

10

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）掌握光学仪器的放大本领；

2）掌握光阑的概念和作用；

3）了解光度学的基本概念；

4）掌握光学仪器的聚光本领。

能力目标

1）具备分析光学仪器成像质量的能力；

2）初步具备设计简单光学仪器的能力。

素质目标

1）独立思考的能力；

2）提出问题、分析问题并解决问题的能力；

3）获取新知识、新方法、新技能的能力；

4）具有良好的自主学习能力；

5）工作中的团队合作能力；

6）具有丰富的想象力和构建力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

第二章

第1节

眼睛与眼镜

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第二章

第2节

放大镜目镜

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第二章

第3节

显微镜望远镜

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第二章

第4节

光阑光度学

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第二章

第5节

聚光本领

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

4

第3章光的干涉

建议学时

12

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）光的干涉现象

2）双光束干涉

3、薄膜干涉

4、干涉的应用

5、迈克尔逊干涉仪

6、多光束干涉

7、光的相干性

能力目标

1）掌握干涉现象的基本理论；

2）能够应用理论知识分析、解决实际问题；

3）能够分析、指导、处理中学物理教材的问题。

素质目标

1）独立思考的能力；

2）提出问题、分析问题并解决问题的能力；

3）获取新知识、新方法、新技能的能力；

4）具有良好的自主学习能力；

5）工作中的团队合作能力；

6）具有丰富的想象力和构建力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

第三章

第1节

光的干涉现象

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第三章

第2节

分波面的干涉

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第三章

第3节

薄膜干涉

3

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第三章

第4节

干涉的应用

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第三章

第5节

迈克尔逊干涉仪

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第三章

第6节

多光束干涉

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第三章

第7节

光的相干性

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题、课程论文

5

第4章光的衍射

建议学时

10

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）掌握光衍射现象和理论；

2）利用半波带法分析菲涅耳衍射；

3）重点掌握夫琅和费衍射的理论，并解决实际问题；

4）掌握光栅衍射的理论和思想。

5）理解爱里斑的物理意义。

理解光学仪器的分辨本领。

能力目标

1）掌握衍射现象的基本理论；

2）能够应用理论知识分析、解决实际问题；

3）能够分析、指导、处理中学物理教材的问题。

素质目标

1）独立思考的能力；

2）提出问题、分析问题并解决问题的能力；

3）获取新知识、新方法、新技能的能力；

4）具有良好的自主学习能力；

5）工作中的团队合作能力；

6）具有丰富的想象力和构建力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

第四章

第1节

衍射现象理论

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第四章

第2节

菲涅耳衍射

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第四章

第3节

夫琅和费衍射

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第四章

第4节

圆孔衍射应用

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第四章

第5节

平面衍射光栅

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第四章

第6节

分辨本领

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

6

第5章光的偏振

建议学时

10

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）阐明偏振光的概念及检验方法；

2）了解由反射、折射和二向色性晶体所产生的偏振。

3）掌握布儒斯特定律和马吕斯定律。

4）叙述双折射现象和特点，解释双折射现象。

5）理解偏振元件的构造和作用

6）了解掌握平行平面偏振光干涉的条件及其实现的方法。

能力目标

1）掌握偏振的基本理论和规律；

2）能够应用理论知识分析、解决实际问题；

3）能够分析、指导、处理中学物理教材的问题。

素质目标

1）独立思考的能力；

2）提出问题、分析问题并解决问题的能力；

3）获取新知识、新方法、新技能的能力；

4）具有良好的自主学习能力；

5）工作中的团队合作能力；

6）具有丰富的想象力和构建力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

第五章第1节

自然和偏振光

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第五章第2节

偏振光的产生

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第五章第3节

偏振光的定律

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第五章第4节

晶体的双折射

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第五章第5节

双折射元件

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第五章第6节

椭圆圆偏振光

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第五章第7节

偏振光的干涉

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

7

第6章光的色散、吸收和散射

建议学时

4

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）了解正常色散、非正常色散的理论。

2）了解朗伯定理和红外窗口。

3）利用瑞利散射解释自然现象。

4）了解拉曼散射和布里渊散射。

能力目标

1）掌握吸收、散射、色散的基本理论和规律；

2）能够应用理论知识分析、解决实际问题；

3）能够分析、指导、处理中学物理教材的问题。

素质目标

1）独立思考的能力；

2）提出问题、分析问题并解决问题的能力；

3）获取新知识、新方法、新技能的能力；

4）具有良好的自主学习能力；

5）工作中的团队合作能力；

6）具有丰富的想象力和构建力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

第六章第1节

光的吸收现象

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第六章第2节

光的色散现象

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第六章第3节

光的散射现象

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

8

第7章光的量子性

建议学时

10

授课教师

专任教师

教学目标

知识目标

1）理解光电效应的实验规律，掌握爱因斯坦方程。

2）介绍康普顿实验及其规律，进一步认识光的量子性。

3）理解光的波粒二象性及其重要意义。

能力目标

1）掌握量子光学的基本理论和规律；

2）能够应用理论知识分析、解决实际问题；

3）能够分析、指导、处理中学物理教材的问题。

素质目标

1）独立思考的能力；

2）提出问题、分析问题并解决问题的能力；

3）获取新知识、新方法、新技能的能力；

4）具有良好的自主学习能力；

5）工作中的团队合作能力；

6）具有丰富的想象力和构建力。

序号

教学

内容

学时

教学方法

教学媒介

作业类型

第七章第1节

光速度的测量

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第七章第2节

黑体辐射理论

2

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第七章第3节

光电效应

3

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第七章第4节

康普顿效应5

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题

第七章第5节

光的波粒二象性

1

讲授法、演示法、实验法

黑板、投影机

课后习题、课程论文

四、教学条件

1、教学设备

教学地点

设备

台套数

备注

多媒体教室

黑板、多媒体投影机及显示屏

一套/室

2、教学师资

师资

主讲内容

能力要求

专任教师

主讲所有教学内容

课程要求教学能力较强、教学经验丰富、熟练业务、教学效果好，且具有良好综合素质的教师担任。

3、教材与参考资料

教材：

姚启钧原著，华东师大光学教材编写组改编，光学教程，高等教育出版社,2002年，第四版。

参考资料：

[1]母国光、战之令编：

光学（第三版），高等教育出版社，2003。

[2]赵凯华著，光学（新概念物理教程）高等教育出版社，2006。

[3]E.赫克特，A。

赞斯著，秦克诚等译，光学（上，下）,人民教育出版社，1979。

[4]D.哈里德，R.瑞斯尼克著，郑永令等译，物理学科学出版社，1981。

[5]C.Э.福里斯，A.B.季莫列娃著，程路合译普通物理学人民教育出版社，1979。

[6]惠更斯著，蔡勖译光论北京大学出版社2007

[7]郭永康主编光学高等教育出版社，2005。

[8]费恩曼物理学讲义费恩曼著，郑永令等译上海科学技术出版社2005。

五、考核评价

考核方式：

包括学习过程考核和期末考核，其中学习过程考核占40%，期末考核占60%。

学习过程考核的成绩由课堂考勤10%、平时作业10%、课程论文20%构成；期末考核采用闭卷笔试，以综合考试为主，主要考察学生综合知识的掌握与应用能力。

课程组负责人：

郝福生

成员：

伏振兴、刘锦锋