光学教案-石河子大学课程设计评比

石河子大学课程教学设计课程名称:光学授课班级:物理学2013（1）班任课教师:王锐职称:副教授理学院物理系（部）理论物理教研室-1-《光学》课程教学设计汇编总目录PartI:教学大纲……………………………………………………………………………………2PartII：教学设计……………………………………………………………………………………6《光学》课程教学大纲中，本课程的教学内容共8章，此次教学设计的10个节段分别选自作为主要章节的第1、2、3、4、5这五章。1.光程和光程差…………………………………………………………………………………6选自第一章：光的干涉/第三节：光程和光程差2.迈克尔逊干涉仪………………………………………………………………………………8选自第一章：光的干涉/第六节：迈克尔逊干涉仪3.惠更斯-菲涅耳原理…………………………………………………………………………10选自第二章：光的衍射/第一节：惠更斯-菲涅耳原理4.菲涅耳圆孔衍射………………………………………………………………………………12选自第二章：光的衍射/第二节：菲涅耳衍射5.单缝衍射图样的光强分布…………………………………………………………………14选自第二章：光的衍射/第三节：夫琅禾费单缝衍射6.几何光学的基本概念与费马原理…………………………………………………………16选自第三章：几何光学的基本原理/第一节：几何光学的基本概念与费马原理7.近轴光在单球面上的成像…………………………………………………………………18选自第三章：几何光学的基本原理/第三节：球面反射和折射8.近轴条件下的薄透镜成像公式……………………………………………………………20选自第三章：几何光学的基本原理/第四节：薄透镜9.人的眼睛………………………………………………………………………………………22选自第四章：光学仪器的基本原理/第一节：人的眼睛10.双折射现象……………………………………………………………………………………24选自第五章：光的偏振/第三节：光通过单轴晶体时的双折射现象《光学》课程教学大纲课程英文名称：Optics课程编码：Z119252总学分：3.5总学时：56理论学时：56实验学时：0课程性质：学科基础必修课开课单位：理学院大纲制定者：王锐大纲审定者：孙茂珠审定日期：2014.10-2-课程简介：光学是研究光的传播规律和光与物质的相互作用的科学，因此本课程是一门实践性比较强的学科基础必修课，主要讲授几何光学和物理光学方面的基本理论、基本方法和典型光学系统实例及其应用，是光学系统设计和光学测量技术的基础。一、课程的地位与作用本课程是应用物理学与物理学（师范类）专业的学科基础必修课程。通过本课程的学习，学生应能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识，为学习光学设计、光信息理论和从事光学方面等研究打下坚实的基础。光学是普通物理学的一个重要组成部分，是研究光的本性、光的传播和光与物质的相互作用的基础科学，它和原子物理、电动力学、量子力学等后继课有密切的关系。激光的出现和发展，使光学的研究进入到一个崭新的阶段。它与现代科学技术有密切联系。光学的发展过程也是人们认识客观世界的一个重要组成部分，它有助于培养学生的辩证唯物主义世界观。二、课程的教学目标与基本要求1.教学目标通过本课程的教学，应使学生具备以下能力：（1）掌握几何光学的基础理论和典型的光学成像系统，掌握几何光学中的数学处理方法，能用几何光学的内容分析实际应用中的成像问题。（2）系统掌握物理光学的干涉、衍射和偏振理论，掌握物理光学的研究方法。（3）掌握光的干涉、衍射、偏振技术在光学测量中的应用。（4）了解现代光学的基本概念和基础理论。2.基本要求通过光学课程理论教学，要求学生掌握光学中的基本概念、基本原理、方法，并具有分析问题、解决问题的能力，熟悉光学的研究方法，了解光学的前沿及在相关学科领域的应用，提高学生的创新精神和科学研究能力，促进学生的全面发展。教师授课教学手段主要采用多媒体技术；教学方法采用讲授法、演示法、讨论法、练习法等多种方法相结合。本课程以课堂讲授为主，课堂采用多媒体教学(ppt、flash、视频等)、启发式教学，加强演示实验。课下师生讨论（答疑、辅导、演示实验等）。安排部分内容让学生自学，对自学内容，应布置讨论及思考-3-题，以提高学生独立思考问题及解决问题的能力。在讲授传统的波动光学时，渗入现代光学内容，沟通它们之间的联系。既要注意与中学的联系、与前面电磁学的联系，又要注意本课内各章的联系，还要注意与后继课程的联系。注意加强基础，扩大知识面，增加信息量，既重理论也重应用，努力使新观点、新技术、新方法和光学基本的传统内容有机结合。要求学生除了掌握课堂介绍的知识和完成课后练习之外，还要求学生牢固掌握基础知识，能力强的学生可按照教师的提示进行自学和知识深化。三、课程知识单元与知识点0绪论0.1光学的研究内容和方法。0.2光学发展简史。1光的干涉1.1光的电磁理论1.2波动性的独立性、叠加性和相干性1.3光程和光程差1.4分波面双光束干涉1.5分振幅薄膜干涉1.6迈克尔逊干涉仪1.7法布里-珀罗干涉仪多光束干涉1.8干涉现象的应用2光的衍射2.1惠更斯-菲涅耳原理2.2菲涅耳衍射2.3夫琅禾费单缝衍射2.4夫琅禾费圆孔衍射2.5平面衍射光栅2.6空间光栅布喇格方程3几何光学基本原理3.1几何光学的基本概念与费马原理3.2平面反射和折射3.3球面反射和折射3.4薄透镜-4-3.5近轴物点近轴光线成像条件3.6同轴球面光具组的基点和基面薄透镜的组合4光学仪器的基本原理4.1人的眼睛4.2光阑光瞳物镜的聚光本领4.3象差概论4.4助视仪器的放大本领4.5光学仪器的分辨本领5光的偏振5.1光的偏振性5.2反射和折射中的偏振现象5.3光通过单轴晶体时的双折射现象5.4偏振元件5.5椭圆偏振光和圆偏振光5.6偏振光的干涉5.7光弹性效应和电光效应5.8旋光现象6光的吸收、散射和色散6.1光的吸收比尔定律6.2光的散射受激散射6.3光的色散7光的量子性7.1光速7.2光电效应7.3康普顿效应7.4光的波粒二象性8现代光学基础8.1激光的基本原理8.2激光的特点及其应用-5-四、时间分配教学环节（学时）知识单元知识点讲课研讨课实验上机课外小计0绪论111光的干涉12122光的衍射10103几何光学基本原理994光学仪器的基本原理445光的偏振12126光的吸收、散射和色散227光的量子性448现代光学基础22总计5656五、课程其他说明1、主要先修课程：高等数学，力学，电磁学2、适用专业类别：应用物理学专业，物理学专业本科学生3、主要教材：姚启钧原著.光学教程（第四版），北京：高等教育出版社；参考教材：马科斯·玻恩，埃米尔·沃耳夫著.杨葭荪译，光学原理，北京：电子工业出版社；石顺祥，张海兴，刘劲松编著.物理光学与应用光学，西安：西安电子科技大学出版社；崔宏滨,李永平,段开敏编著.光学，北京：科学出版社；梁铨廷,孔宪炎编著.光学，广州：广东高等教育出版社；郁道银,谈恒英主编.工程光学，北京：机械工业出版社。4、考核方式及成绩构成：闭卷考试。采用百分制，平时成绩（包括考勤得分、课堂表现与在线学习得分、作业得分等）30%,期末试卷考试成绩70%。课程名称光学章节名称第一章光的干涉§1.3光程和光程差课程讲授时间45分钟课堂教学目的1．加深理解光的相干叠加的特点与判据。2．掌握光程的含义。3．掌握相位差与光程差的关系。学情分析通过前一小节的内容学习，学生对于波动的相干性以及定态光波的表达式有了一定的理解，并且对于相位差与合振幅大小的对应关系建立了概念。然而在实际问题的分析中，并不是都能写出具体的光波表达式的，所以本次授课内容将引入一个新的物理量，来建立干叠加的干涉判据，为后面具体的干涉实验的讨论打下基础。相教学内容及教学安排教学过程教学内容时间分配教学策略知识回顾定态光波的表达式→两列相干光波相遇→光波相干叠加的合振幅→干涉判据的表达式约5分钟1.强调相位差与合振幅大小的对应关系。2.板书干涉判据表达式，授课中一直保留。导入举例讨论：两列相干光波在P位置处叠加的相位差情况。讨论结果：-6-)(2112212rnrnn约10分钟1.通过具体问题的讨论得到相位差的表示。引导学生得出相位差与、r相关的结论。2.PPT课件展示图片，板书相位差表达式。授课一、光程定义：nr讨论：通过nrct分析引入“光程”概念的意义。二、光程差与相位差)(212，即2讨论：①光程差的含义；②等光程性。约20分钟1.由举例引导学生得出光程的定义，通过讨论加深对其含义的理解。2.“光程差为相干光束的光程相减”——这一表述可将具体例子的分析结论推广至普遍适用的光程差与相位差的关系表达式。2.PPT课件展示与板书书写结合，加深印象。巩固※小结※例题：光程差的计算约10分钟1.小结主要内容，帮助学生完成从相位差到光程差的理解。2.板书讲解例题，巩固所学概念。教学整体设计思路重点：光程的含义突出：①分析相位差与平均相对光强的关系时得出极值条件→不易求得相位差，因此需要选择其他物理量→提出问题→举例，通过具体问题的讨论解决问题。②ctnr的意义。③2的意义。重点与难点对策难点：相位差与光程差的关系突破：①12②先以具体例子分析，得出结论后再推广得到普遍适用的表示。教学方法与手段以黑板书写为主，PPT课件为辅讲授法，类比法，图解法教具图片，作辅助图示（黑板）作业:P661.1，1.2思考：1．为什么要定义“光程”这一物理量，这样做能解决什么问题？作业及课外推荐资源推荐资源西北工业大学《光学》精品课程西南科技大学《基础光学》精品课程光学前沿=151503&from=template&checked=true教学评价教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。教师教学方面学生学习方面评价效果教学内容完成情况重点讲授难点破解教学策略学习态度参与的积极性重难点理解程度学习综合效果出色较好一般其他说明改进建议-7-课程名称光学章节名称第一章光的干涉§1.6迈克尔逊干涉仪课程讲授时间45分钟课堂教学目的1．加深对分振幅干涉现象的理解。2．理解迈克尔逊干涉仪的设计原理及干涉图样的特点。3．了解迈克尔逊干涉仪的应用。学情分析迈克尔逊干涉仪是一种典型的精密测量仪器，其基本结构是现代许多干涉仪的设计基础，体现了干涉原理的实际应用。在学生对于光的干涉有一定理解的基础上讲授本节内容，既可以巩固已学理论知识，同时又可以激发学生探究学科前沿的兴趣。因此，本次教学要知识点与实际应用相结合。将教学内容及教学安排教学过程教学内容时间分配教学策略知识回顾薄膜干涉→应用：介绍迈克尔逊干涉仪的相关背景约5分钟1.科学背景的介绍容易激发学生的探究兴趣。2.PPT展示图片。约20分钟1.从光学实验的角度出发，向学生展示实物照片，同时运用flash动画演示，这样比教材上枯燥的示意图效果要好。2.PPT课件展示图片、实验室所拍摄照片。动画演示用迈克尔逊干涉仪观察等倾干涉与等厚干涉的干涉图样。板书分析相干光路。授课一、迈克尔逊干涉仪1．实验装置（与实物图片对比，更形象）2．相干光束的获得（分析要点：①分光板的作用；②补偿板的作用；③反光镜的位置；④等效光路。）3．干涉图样的特点（1）时，等倾干涉。21MM1M2M（2）与不垂直时，等厚干涉。（分析要点：①干涉条纹的形状；②干涉条纹的移动情况。）二、应用举例1．测波长或微小位移Nx22．测量介质的折射率-8-Nen)1(23．OCT的测量原理简介约15分