光学工程基础是光电类、仪器类专业非常重要的一门学科基础课，是相关专业本科生的“看家 课”之一。光学工程基础课程分为应用光学和物理光学两大部分。应用光学主要包括：理想光学系统、光线追迹和成像质量、光学系统等三部分。物理光学主要包括：光的电磁理论基础、干涉光学系统、衍射光学系统、晶体光学基础和傅里叶光学等五部分。该课程为学生提供了扎实的基础和丰富的应用。
我们有信心：你能领悟光学世界的奇妙。
Overview
Syllabus
- 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
- 期末考试
Taught by
Liqun Sun, Qiaofeng Tan, Jun Zhu, and Liangcai Cao
