《光学》是理工类本科生的基础课,由于光学的广泛应用和蓬勃发展,其重要性越来越受到重视。本课程的建设目标是应用多种手段进行教学,使课程形式更加丰富、内容更加新颖、紧跟科技发展的步伐,让学生直接了解国内外物理学界的最新动态,培养适应国际化趋势的研究型和应用型人才,能够满足目前社会和科研单位对人才的需求。
我们所采用的是北京大学著名教授赵凯华老师编写的《光学》教材,同时辅以高教出版社出版的姚启钧编写的《光学教程》;《光学》E.赫克特,A.赞斯;"Classical Optics and Its Applications", Masud Mansuripur, Cambridge University Press; "Optical Physics"(3rd Edition),S.G.Lipson,H.Lipson,D.S.Tannhauser,Cambridge University Press等教材以及相关文献。教学过程不断充实内容、调整体系,同时制作教学课件、编辑习题库和考试系统,并在实际教学过程中不断对课件系统进行完善和改进。
《光学》课程的近期改革始于1999年,随着物理学国家理科基地的建设实施及其对人才培养的要求以及我们的学科基础,我们首先从《光学》、《近代物理实验》两门课入手开始了教学改革。在《光学》课程的教学中,首先是不断适度的引入现代科学技术发展的相关内容与结果,把基础内容、基本概念与现代技术、方法以及结果相联系,使学生逐步接触本学科前沿领域。在此基础上结合《光学》课程改革,进一步把“量子光学与光量子器件”国家重点实验室相关研究成果分批次转化为实验教学内容,最早转化了全固态单频激光器、稳频激光器,在国内较早开展了这方面工作。这项教改措施与结果得到了国内同行专家的充分肯定,在物理学国家理科基地验收评估中列为我们基地建设的成绩与特色。目前我们已把一批有代表性的研究成果转化为本科实验教学,这其中包括了单光子测量、利用激光进行原子冷却与俘获等。这些工作有力的推动了研究性教学的开展,促进了人才培养质量的提高。
在多年从事光学、激光技术、原子物理等方面教学与科研的基础上,给予我们对《光学》课程的认识,经过充分的酝酿,2005年开始我们逐步对《光学》课程的体系进行了调整。考虑到光子与波粒二象性的概念建立、光的相干性理解即是教学中的难点,也是教学中的重点,以及现有教材在这方面的缺陷,我们从对光的本质认识出发,对课程体系进行了改革。从光学课的开始就引入光子概念的,使光子、光的波粒二象性的概念始终贯穿在物理光学的学习过程;可以从光子的角度认识光的相干性,有利于学生把握、理解相干性的物理意义,建立正确物理概念。从高的起点上学习后续课程,使学习过程中既有连贯的逻辑体系内容,也有跳跃式的内容与思维。
课程内容结构、课时安排:
第一部分--几何光学(6课时);
第二部分--光的历史(4课时);
从对光的本质认识出发,通过发光机理、实验现象与结果,引入光子、波粒二象性概念。
第三部分--光的波动理论与干涉及其相干性(20课时);
既从传统角度,也从光子的角度讨论干涉、相干性、波粒二象性等。
第四部分--衍射与傅里叶光学简介(16课时);
各种衍射现象、光栅与应用、变换光学、全息术。
第五部分--偏振光学(10课时);
光的偏振,双折射、折射率椭球介绍;电光效应等。
第六部分--量子光学与量子信息 (10课时);
介绍激光的基本原理与进展(基本原理,激光特性,激光技术的现状)、超光速与减光速现象、光的非经典现象、光与原子相互作用等。