天津大学《工程光学》课程教学大纲
课程代码： 学 时： 学时分配： 授课学院： 适用专业： 先修课程：
2020015/2020016 64 精仪学院
课程名称： 工程光学 学 分： 4 更新时间： 2011-6-14
授课：52 实验：12（内容及要求见实验教学大纲） 测控技术与仪器、电子科学与技术、信息工程（光电信息工程方向）、光电子技术科学、生物医学工程 高等数学、大学物理
一．课程性质、教学目的与任务
本课程是一门专业基础课，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应用。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研究打下坚实的基础。
二．教学基本要求
任课教师应以本课程大纲为依据，合理安排教学内容，认真备课；课堂教学中应尽可能充分利用多媒体课件、课程网站等现有教学资源，根据实际条件开展不同程度的双语教学实践；课堂教学后，要留一定数量的作业题，并坚持批改，以利掌握学生的学习情况；习题讲解和分析均不占课内学时；要及时与实验指导人员取得联系，安排相应课程实验，课程主讲教师必须全程参加实验指导1个班次。
学生应按要求参加全部的课堂教学活动，按要求完成作业；参加期中、期末考试，获得该课程学分。
通过本课程的学习，学生应掌握或了解以下基本内容：
1．系统掌握几何光学的基础理论，包括基本定律、球面和共轴球面系统理
论、理想光学系统理论，平面镜与棱镜系统理论和光学系统中光阑的概念。
2．掌握光学系统像差的基本概念、产生原因、危害和校正方法，了解像差
的计算。
3．掌握三种典型的光学系统，即：显微系统、望远系统和摄影系统，并了
解一些特殊的光学系统知识。
4．掌握光的电磁理论及光波叠加的相关知识。
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5．掌握光的干涉、衍射、偏振的理论、计算和典型应用。
三．教学内容
绪 论
1． 学习《工程光学》的意义和重要性（光学对国民经济发展的重要作用、光学
领域的分支、进展和应用） 2． 本课程的性质、任务和内容
3． 学习的基本要求、教学环节和学习方法
第一章 几何光学基本定律与成像概念
1．几何光学基本定律：1）光的直线传播定律 2）光的独立传播定律 3）反射定律和折射定律（全反射及其应用） 4）光路的可逆性 5）费马原理（最短光程原理） 6）马吕斯定律： 2．完善成像条件的概念和相关表述
3．应用光学中的符号规则，单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴） 4．单个折射面的成像公式，包括垂轴放大率?、轴向放大率?、角放大率γ、拉赫不变量等公式。 5．球面反射镜成像公式
6．共轴球面系统公式（包括过渡公式、成像放大率公式）
第二章 理想光学系统
1．共轴理想光学系统的成像性质
2．无限远的轴上（外）物点的共轭像点及光线、无限远的轴上（外）像点的对应物点及光线的性质，物（像）方焦距的计算公式 3．物方主平面与像方主平面的性质，光学系统的节点及性质 4．图解法求像的方法
5．解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式） 6．由多个光组组成的理想光学系统的成像公式
7．理想光学系统的放大率概念及公式，理想光学系统两焦距之间的关系，理想光学系统的组合公式和正切计算法
第三章 平面与平面系统
1．平面光学元件的种类和作用
2．平面镜的成像特点和性质，平面镜的旋转特性，光学杠杆原理和应用 3．平行平板的成像特性，近轴区内的轴向位移公式
4．反射棱镜的种类、基本用途、成像方向判别、等效作用与展开。 5．折射棱镜的作用，其最小偏向角公式及应用，光楔的偏向角公式及其应用
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6．棱镜色散、色散曲线、白光光谱的概念 7．常用的光学材料种类和特点
第四章 光学系统中的光束限制
1．孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系 2．视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系
3．渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义及渐晕光阑和视场光阑的关系 4．照相系统的基本结构、成像关系和光束限制 5．望远系统的基本结构、成像关系和光束限制
6．显微系统的基本结构、成像关系和光束限制，物方远心光路原理 7．光瞳衔接原则及其作用 8．场镜的定义、作用和成像关系
9．景深、远景景深、近景景深的概念，景深公式和影响因素
第五章 光线的光路计算及像差理论
1．像差的定义、种类和消像差的基本原则
2．7种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法
第六章 典型光学系统
1． 正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方法，眼睛调节能
力的计算
2． 放大镜的视觉放大率和视场
3． 显微镜系统的概念和计算公式，包括：1）组成、成像关系、光束限制 2）视
觉放大率公式 3）线视场公式 4）数值孔径和出瞳D’ 5）物镜的分辨率 6）显微镜的有效放大率 7）物镜的景深 8）视度调节： 4． 临界照明和坷拉照明
5． 望远系统的概念和计算公式，包括： 1）组成、成像关系、光束限制 2）视
觉放大率公式 3）分辨率与视觉放大率的关系 4）有效分辨率和工作分辨率 6． 摄影系统的概念和计算公式，包括： 1）组成、成像关系、光束限制 2）摄
影物镜的3个主要参数及其影响作用 3）分辨率公式 4）光圈的定义及其与孔径光阑、分辨率、像面照度、景深的关系 5）景深公式及其影响因素 6）摄影物镜的种类
7． 投影系统的概念和计算公式，包括：1）系统的基本要求 2）主要光学参数 3）
其照明系统的衔接条件
第七章 光学系统的像质评价
1．光学系统像质评价方法和各自的优缺点
2．用MTF曲线和其下面积判断光学系统的成像质量的方法和基本原理
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