物理光学48学时教案.docVIP

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PAGE 1 物理光学 课程教案主页 第1 次课 授 课 章 节 题 目 绪 论 学时 2√ 课 型 讲 授√ 上机□ 实验课□ 习题课□ 讨论□ 其他□ 教 具 多媒体√ 模型□ 实 物□ 挂 图□ 音像□ 其他□ 教学目的、要求: 1、使学生了解本课程的主要内容及目的、在专业学习中的地位、课程的特点、所用教材及参考书目等; 2、使学生了解光学的研究内容和方法,了解光学的开展简史; 3、了解光学知识框架及特点; 4、了解学习光学的方法。 教学主要内容〔注明:重点*、难点#〕: 光学的研究内容和方法* 光学的开展简史 光学特点及学习光学的方法# 作业、思考题:简述光的波粒二象性; 参 考 资 料: 1、?物理光学?,梁铨廷主编,电子工业出版社,2021.. 2、?物理光学?,竺子民主编,华中科技大学出版社,2021. 3、?高等物理光学?,羊国光,宋菲君主编,中国科学技术大学出版社,2021. 闽南理工学院备课笔记 第 1 次课 绪论 应用光学是光学工程、测控技术与仪器和电子科学与技术等专业的技术根底课。它主要是讲解几何光学、典型光学仪器原理、光度学、色度学、光纤光学系统、激光光学系统及红外光学系统等的根底理论和方法。主要用于工程实践应用研究。 物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科,所以也称为波动光学。它可以比拟方便的研究光的干预、光的衍射、光的偏振,以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。主要是理论研究。 §光学史 光学是人们对光进行研究和应用的科学。 首先,它是一门古老的学科。早在4000年前的古埃及和约3000年前的中国,人们就有利用光学现象的先例。如铜镜、凹面镜取火〔?周礼·考工记?,周朝〕等。到了公园前400年,我国出现了有关针孔成像〔?墨经?,先秦。“景到〔倒〕,在午有端,与景长,说在端。〕、平面镜和球面镜〔?梦溪笔谈?,宋朝〕等早期光学实验记录。今天光学教科书的传统内容已十分丰富。 其次,它又是一门朝阳学科。自1960年激光问世以来,光学渗透到了各个领域,并出现了交叉分支。 人们对光学的科学研究集中在光的本质、光的传播以及与物质的相互作用方面。对于光究竟是什么,直到17世纪才形成两种看法各异的观点――微粒说和波动说。 微粒说的代表人物是笛卡尔〔R. Descartes〕和牛顿〔I. Newton〕。 其认为发光物体都发射光微粒,这些微粒可在真空或透明介质中以巨大速度沿直线运动。 微粒说可解释光的直线传播、光的反射现象,亦可勉强解释光的折射。但对实验中相继发现的大量光的干预、衍射和偏振现象却无法解释。 波动说是有胡克〔R. Hooke〕和惠更斯〔C. Huygens〕提出的。 其认为光是一种波动,光的传播不是微粒的运动,而是运动能量按波的形式迁移的过程。 波动说能更简单地解释光的反射、折射现象。 遗憾的是由于把光现象看成某种机械运动过程,认为光是一种弹性波,因而必须臆想一种特殊的弹性介质〔以太〕充满空间,这种介质应密度极小和弹性模量极大。这些均无法实验验证。 加之当时出于牛顿在力学方面的巨大奉献,因此对波动说几乎无人相信。 直到19世纪初,由于杨氏〔T. Young〕、菲涅尔〔A. J. Fresnel〕等一批科学家的不懈努力,令人信服地用波动说解释了光的干预、衍射和偏振现象,波动理论的地位才被确立。 在光学开展过程中,曾出现过令物理学家大为困惑的,竭力寻找和证实的物质――以太(ether)。 既然光是一种波,那么,它赖以传播的介质是什么? 闽南理工学院备课笔记 第 1 次课 这个问题直到19世纪末随着洛伦兹〔H. A. Lorentz〕创立电子论及随后的场论,才使以太论最终抛弃。 至此,人们以为最终认识了光的本质。 然而本世纪初,在解释黑体辐射、光电效应及康普顿散射等现象时,波动说却无能为力。 1905年,爱因斯坦〔A. Einstein〕重新提出光的粒子性概念――光子,从而解决了以上的问题。 光有粒子性和波动性双重性质――波粒二相性,不同场合表现出的属性不同。 60年代,由于激光的创造,使得人们在光通讯、全息术、非线性光学、光信息处理等方面能大显身手。 电磁波辐射是以两个互相耦合的波矢量方式来传递的,一个是电场波,一个是磁场波。波动光学理论近似于电磁理论,几何光学是在短波长范围的更进一步简化,因此,可以认为电磁光学包含了波动光学,而波动光学又包含了几何光学。量子光学的理论几乎可以解释所有光学现象,比电磁光学更具一

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