光学工程基础

从探索宇宙的望远镜到观察微观世界的显微镜,从液晶电视到手机镜头,光学仪器不断影响和改变我们的生活。本课程教你掌握工程光学的基本概念和工程应用。

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光学工程基础课程简介:

从探索宇宙的望远镜到观察微观世界的显微镜,从液晶电视到手机镜头,光学仪器不断影响和改变我们的生活。本课程教你掌握工程光学的基本概念和工程应用。

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光学工程基础课程目录:

绪论——课程内容简介

--1.1.1 课程背景和内容简介

--1.1.2 光学工程的特点

--1.1.3 本课程的学习方法

绪论——预备知识

--1.2.1 微积分基础知识

--1.2.2 光学工程中的常用函数

--1.2.3 常用函数的运算与变换

--扩展阅读

上篇:应用光学——光波、光线和成像

--2.1.1 基本概念和光线传播基本定律

--2.1.2 成像基本概念

--2.1.3 费马原理

--2.1.4 等光程成像

--2.1.5 常用曲面形状

--第一次作业

上篇:应用光学——近轴光学

--2.2.1 近轴光学基本概念

--2.2.2 近轴球面成像

--2.2.3 近轴球面成像放大率

--2.2.4 物像空间及光学不变量

--2.2.5 矩阵光学简介

--2.2.6 矩阵光学应用

--第二次作业

上篇:应用光学——理想光学系统

--2.3.1 理想光学系统基本概念

--2.3.2 理想光学系统的基点与基面

--2.3.3 图解法求像

--2.3.4 解析法求像

--2.3.5 理想光学系统的放大率

--2.3.6 理想光学系统焦距关系

--2.3.7 理想光学系统组合

--2.3.8 透镜与薄透镜

--2.3.9 远摄型光组和反远距型光组

--第三次作业

上篇:应用光学——平面反射镜与棱镜

--2.4.1 平面反射镜及双平面反射镜

--2.4.2 反射棱镜及其展开和平行平板成像

--2.4.3 反射棱镜成像方向

--2.4.4 棱镜转动定理

--2.4.5 角锥棱镜和折射棱镜

--2.4.6 光学材料简介

--第四次作业

上篇:应用光学——光学系统中的光束限制

--2.5.1 光阑简介与孔径光阑

--2.5.2 视场光阑与渐晕

--2.5.3 远心光路

--2.5.4 景深

--第五次作业

补充材料:光度学与色度学基础(不占学时)

--2.6.1 光度学与色度学基础

--2.6.2 视见函数和光度学

--2.6.3 光传播过程中光学量的变化规律

--2.6.4 色度学基本概念

--2.6.5 CIE标准色度学系统

--第六次作业

上篇:应用光学——像差简介

--2.7.1 球差

--2.7.2 色差

--2.7.3 子午像差和弧矢像差

--2.7.4 彗差、像散、场曲、畸变

--2.7.5 垂轴像差、波像差

--2.7.6 光学传递函数

--第七次作业(像差)

上篇:应用光学——人眼

--2.8.1 人眼的光学模型

--2.8.2 人眼的缺陷与校正

--2.8.3 人眼的景深

上篇:应用光学——光学系统的分辨率

--2.9.1 光学系统的分辨率

--第八次作业(光学系统分辨率)

--2.9.2 人眼的分辨率

--第八次作业(人眼)

上篇:应用光学——放大镜

--2.10.1 放大镜

--第八次作业(放大镜)

--2.10.2 放大镜的光束限制和视场及目镜

上篇:应用光学——望远系统

--2.11.1 望远系统

--2.11.2 望远镜的放大倍率

--2.11.3 望远镜的视觉放大率

--2.11.4 望远镜的分辨率

--第九次作业(望远镜)

上篇:应用光学——显微系统

--2.12.1 显微镜及其放大率

--2.12.2 显微镜的视觉放大率

--2.12.3 显微镜的孔径光阑

--2.12.4 显微镜的机械筒长

--2.12.5 显微镜的分辨率及有效放大率

--2.12.6 显微镜的景深

--2.12.7 显微镜的照明系统

--第九次作业(显微镜)

下篇:物理光学——光的电磁性质

--3.1.1 电磁场的波动性

--3.1.2 平面电磁波及其性质

--3.1.3 球面波与柱面波,光波辐射与辐射能

下篇:物理光学——在两电介质分界面上的折射和反射

--3.2.1 电磁场的连续条件(边界条件)

--3.2.2 光在两电介质分界面上的折射与反射

--3.2.3 菲涅耳公式

--3.2.4 全反射与倏逝波

--3.2.5 金属表面的反射

--3.2节课后习题

下篇:物理光学——光的吸收、色散和散射

--3.3.1 光的吸收、色散和散射

下篇:物理光学——光波的叠加

--3.4.1 光波的叠加

下篇:物理光学——干涉原理及相干条件

--3.5.1 干涉原理及相干条件

--3.5节课后习题

下篇:物理光学——杨氏干涉实验

--3.6.1 干涉图样计算

--3.6.2 分波阵面干涉装置的特点

--3.6节课后习题

下篇:物理光学——干涉条纹的对比度及其影响因素

--3.7.1 时间相干性

--3.7.2 空间相干性

--3.7节课后习题

下篇:物理光学——平板的双光束干涉

--3.8.1 干涉条纹的定域

--3.8.2 平行平板产生的等倾干涉

--3.8.3 楔形平板产生的等厚干涉

--3.8节课后习题

下篇:物理光学——典型的双光束干涉系统及其应用

--3.9.1 斐索干涉仪

--3.9.2 迈克尔逊干涉仪

--3.9节课后习题

下篇:物理光学—— 平行平板的多光束干涉及其应用

--3.10.1 平行平板的多光束干涉

--3.10.2 F-P 干涉仪

--3.10.3 光学薄膜基础

--3.10.4 单层膜与多层膜

--3.10课后习题

下篇:物理光学—— 光波的标量衍射理论

--3.11.1 惠更斯—菲涅耳原理

--3.11.2 菲涅耳—基尔霍夫衍射公式及衍射分类

--3.11节习题

下篇:物理光学—— 典型孔径的夫朗和费衍射

--3.12.1 夫朗和费衍射公式的意义

--3.12.2 矩孔衍射和单缝衍射

--3.12.3 圆孔衍射

--3.12节习题

下篇:物理光学—— 光学成像系统的衍射和分辨本领

--3.13.1 成像系统的分辨本领

--3.13节习题

下篇:物理光学—— 多缝的夫朗和费衍射

--3.14.1 双缝与多缝的夫朗和费衍射

--3.14.2 光栅的分光性能

--3.14.3 几种典型光栅

--3.14节习题

下篇:物理光学—— 菲涅耳衍射

--3.15.1 圆孔和圆屏(盘)的菲涅耳衍射

--3.15.2 菲涅耳透镜

--3.15节习题(菲涅耳衍射)

下篇:物理光学—— 傅立叶光学

--3.16.1 平面波的复振幅分布和空间频率、复杂复振幅及其分解

--3.16.2 光波衍射的傅里叶分析方法

--3.16.3 透镜的傅立叶变换性质

--3.16.4 相干成像系统分析及相干传递函数

--3.16节习题

下篇:物理光学—— 光学信息处理

--3.17.1 非相干成像系统分析及光学传递函数

--3.17.2 阿贝成像理论、波特实验与光学信息处理

--3.17.3 全息术

--3.17节习题

下篇:物理光学——光在晶体中传播

--3.18.1 偏振光概述

--3.18.2 光在晶体中的传播

--3.18.3 单色平面波在晶体中的传播

--3.18.4 单轴晶体中光的传播

--3.18节习题

下篇:物理光学——光在晶体表面的折射和反射

--3.19.1 光波在晶体表面的折射和反射

下篇:物理光学—— 晶体偏振器件

--3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(一)

--3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(二)

--3.20.2 偏振光和偏振态的琼斯矩阵表示

--3.20节课后作业

下篇:物理光学——偏振光的变换和测定

--3.21.1 偏振光的变换

--3.21.2 偏振光的测定

--3.21节课后习题

下篇:物理光学——偏振光的干涉

--3.22.1 平面偏振光的干涉

--3.22.2 会聚偏振光的干涉

--3.22节课后习题

下篇:物理光学——磁光、电光和声光效应

--3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(一)

--3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)

--3.23.2 电光效应(一)

--3.23.2 电光效应(二)

--3.23.3 声光效应

--3.23节课后习题

期末考试

--期末考试

光学工程基础授课教师:

孙利群-教授-清华大学-精密仪器系

孙利群,博士,清华大学精密仪器系教授,博士生导师。2007-2008年赴美国佛杰尼亚理工大学访问研究一年。北京市精品课“光学工程基础”课程负责人。主讲《光学工程基础》,《物理光学》,《高等物理光学》等课程。主编教材《工程光学》(清华大学出版社),为普通高等教育“十五”国家级规划教材和北京市精品教材,参编教材《工程光学》(机械工业出版社)和《工程光学基础》(机械工业出版社),为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。2008年获天津市第七届高等教育成果奖一等奖。

谭峭峰-副研究员-清华大学-精密仪器系

谭峭峰,博士(后),清华大学精密仪器系副研究员,博士生导师。2007年3月至2008年2月,在德国斯图加特大学访问。主讲《光学工程基础》应用光学部分、《二元光学》等。合作译著1本:《衍射光学元件的计算机设计方法》。获得2005年度北京市科学技术一等奖。

朱钧-副研究员-清华大学-精密仪器系

朱钧,博士,清华大学精密仪器系副研究员,博士生导师。从2015年8月起赴美国University of Rochester的光学研究所做访问学者,从事光学自由曲面的设计研究。主讲《应用光学》,《现代光学设计》。参与北京市精品课“光学工程基础”。

曹良才-副研究员-清华大学-精密仪器系

曹良才,博士,清华大学精密仪器系副研究员,博士生导师。从2005年留校工作至今,曾在美国加州大学圣塔克鲁兹分校和麻省理工学院访问学者。从事信息光学的教学和科学研究。主讲《现代光学实验》和《信息光学》等课程。曾获得清华大学青年教师教学大赛一等奖。

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