光学
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更新日期:2025/06/05
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开课高校北京大学
开课教师李焱王若鹏
学科专业理学物理学类
开课时间2025/02/17 - 2025/06/06
课程周期16 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

光学是研究光的产生和传播以及光与物质相互作用的学科,是物理学的重要组成部分。通过学习本课程,还能领会到光与人类生活密不可分,在科学、文化、艺术和教育以及可持续发展、医药、通信、能源等领域发挥的重要作用。

课程大纲

0 引言

0.1光学的地位

0.2光学的定义和分类

0.3光学发展简史

0.4光学与科技和生活

第0章 讲义

1 费马原理与变折射率光学

1.1惠更斯原理

1.2费马原理

1.3成像

1.4共轴球面光具组傍轴成像

1.5薄透镜

1.6理想光具组理论

1.7矩阵光学

1.8光学仪器

1.9像差

1.10光纤及变折射率光学

第1章 讲义

第1章 课后作业题

第1章 单元测验

2 波动光学引论

2.1光是电磁波

2.2定态光波 光波的复振幅描述

2.3波前函数

2.4球面波向平面波的转化

2.5光波的干涉

2.6两个点源的干涉场

2.7两束平行光的干涉场

2.8光波的衍射

2.9圆孔和圆屏的菲涅耳衍射

2.10波带片

2.11单缝夫琅禾费衍射

2.12矩孔夫琅禾费衍射

2.13圆孔夫琅禾费衍射 成像仪器的分辨本领

2.14偏振光引论

2.15部分相干光的部分相干性 总结

第2章 讲义

第2章 课后作业题

第2章 单元测验

3 介质界面光学与近场光学显微镜

3.1菲涅耳公式

3.2反射率和透过率

3.3反射光的相位变化

3.4反射光的偏振态

3.5全反射隐失波

3.6近场扫描光学显微镜

第3章 讲义

第3章 课后作业题

第3章 单元测验

4 干涉装置与光场时空相干性激光

4.1分波前干涉装置

4.2光源宽度对条纹衬比度的影响

4.3光场的空间相干性

4.4薄膜干涉

4.5迈克耳孙干涉仪

4.6非单色性对衬比度的影响

4.7傅里叶变换光谱仪

4.8光场的时间相干性

4.9多光束干涉

4.10光学薄膜

第4章 讲义

第4章 课后作业题

第4章 单元测验

5 多元多维结构衍射

5.1位移一相移定理

5.2有序结构一维光栅的衍射

5.3光栅光谱仪闪耀光栅

5.4二维周期结构的衍射

5.5三维周期结构X射线晶体衍射

5.6非周期结构的衍射

第5章 讲义

第5章 课后作业题

第5章 单元测验

6 傅里叶变换光学简介

6.1衍射系统波前变换

6.2相位衍射元件——透镜和棱镜

6.3波前相因子分析法

6.4余弦光栅的衍射场

6.5夫琅禾费衍射实现屏函数的傅里叶变换

6.6超精细结构的衍射——隐失波

6.7阿贝成像原理与空间滤波实验

6.8光学信息处理列举

6.9泽尼克的相衬法

第6章 讲义

第6章 课后作业题

第6章 单元测验

7 光全息术

7.1全息术原理

7.2全息图分类

7.3全息应用简介

第7章 讲义

第7章 课后作业题

第7章 单元测验

8 光在晶体中的传播

8.1晶体双折射

8.2单轴晶体光学公式

8.3晶体光学器件

8.4圆偏振光、椭圆偏振光的产生和检验

8.5偏振光干涉

8.6旋光性

8.7电光效应

8.8偏振的矩阵表示

第8章 讲义

第8章 课后作业题

第8章 单元测验

9 光的吸收、色散和散射

9.1吸收

9.2色散

9.3经典色散理论

9.4波包的群速度

9.5波包的展宽

9.6光孤子

9.7散射

第9章 讲义

第9章 课后作业题

第9章 单元测验

10 光源和光探测器

10.1光度学基本概念

10.2色度

10.3光源

10.4光探测器

第10章 讲义

第10章 课后作业题

第10章 单元测验

11 量子光学和非线性光学简介

11.1量子光学简介

11.2非线性光学简介

第11章 讲义

第11章 课后作业题

第11章 单元测验