实验课程

课程名称：应用光学实验

学分/学时：2/64                                                         课程性质：选修课

适用专业：应用物理学、电波传播与天线                      建议开设学期：第4学期

先修课程：高等数学、大学物理、光学                        开课单位：物理学院

一、课程的教学目标与任务

教学任务：《现代光学实验》是大学本科教学物理学专业理论教学的一门重要课程，它具有直观性、实践性、综合性、设计性与创新性等特点。实验开设以理论基础为主线，结研究光学基本知识内容及其应用范围以及实验仪器设计的主题思想，并结合一些现代化的技术将一些传统的光学实验进行开发改进，实现创新性实验技术的风格，让学生在实验的过程中不单单扮演实验者的角色，还能够体验设计的乐趣，从而激发学生对实验内容的研究兴趣，加深对知识内容的理解体会。培养学生应用掌握的光学知识解决本专业实际问题的能力。

二、课程具体内容及基本要求

（一）验证性实验( 20学时)

开设的实验内容如下：几何光学实验、分光计实验、光的干涉衍射实验、偏振光实验、晶体声光效应实验、液晶光电效应实验、弗兰克赫兹实验、普朗克常量测量实验、光谱测量实验；学生可以根据自己的兴趣选择六个验证性实验。

1.基本要求

（1）了解基础光学实验的原理、实验构成。

（2）熟悉光学实验调节的基本要求。

（3）掌握光路调节的基本技能，数据处理方法，报告撰写规范等。

2.重点、难点

重点：光学实验光路共轴等高的调节要求。

难点：验证性实验是一种创造性劳动，学生必须利用所学的专业知识和实验技能，根据实验任务自己搜集资料，设计实验方案、选配仪器，调节测量完成实验，分析结果，写出报告，整个过程具有一定的探索性。

（二）设计性实验（30学时）

开设的实验内容：迈克尔逊干涉仪实验、固体折射率测量实验、光纤特性研究设计实验、光敏传感器特性研究、光学平台多功能光学系统、单色仪实验、光速测量实验，要求每个同学至少选择三个实验。

1.基本要求

（1）了解实验原理，明确工作任务，熟悉仪器。

（2）熟悉查阅相关文献资料的方法。

（3）掌握最佳实验方案的确定方法。

2.重点、难点

重点：学生需在先用的实验条件基础上，提出可行性的实验方案，以确保实验的顺利完成。

难点：用所学的理论知识，查阅有关资料，自行设计实验方案，选择合适设备和仪器，构成一套实验系统，经过调试，将实验完成再进行实验后期处理(包括打印图形或曲线以及数据处理)，写出实验报告。

（三）创意性实验（10学时）

开设的实验内容有：光多普勒实验、全息光学实验、空间光调制器研究实验、激光光束模式变换与测量实验、傅里叶光学实验、光栅光谱实验、数码光学实验。同学可以分组进行实验，每人至少选择一个实验题目。

1.基本要求

（1）了解光学实验原理创新，方案创新的基本要求。

（2）熟悉查阅相关文献资料的方法。

（3）掌握最佳实验方案的确定方法。

2.重点、难点

重点：学生是实验的主体。每个实验都要配备导师，但导师只是起辅导作用，参与实验的本科学生个人或创新团队，在导师指导下，一定要自主选题设计、自主组织实施、独立撰写总结报告。

难点：学生实验选题要适合。实验选题要求思路新颖、目标明确、具有创新性和探索性，学生要对研究方案及技术路线进行可行性分析，并在实施过程中不断调整优化。

（四）应用光学实验专题（4学时）

学生根据各自进行的实验，选取一个比较感兴趣或印象深刻的进行十五分钟的报告，以PPT演示为主，以电子版报告为辅，要求将一个实验内容或者一个实验的构想讲述清楚，条理清晰，格式正确。

三、教学安排及方式

总学时64学时，其中：实验60学时，学生报告4学时。

四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点

本课程是支撑专业课程和工程应用中分析解决复杂系统问题的重要基础课程，其内容、概念和方法对培养学生在自主学习、科学研究、工程应用中的逻辑推证和数学分析能力以及分析和解决复杂工程问题中加以利用的能力等方面具有不可替代的贡献。通过本课程的学习，希望同学们能够掌握实验动手能力；掌握基本的应用数学和物理学知识解决科学和技术问题的能力；掌握基本的测量技术、具有运用科学原理和科学方法分析、设计和实施复杂科学实验的能力；熟悉计算机硬件操作，掌握编程基本思想,能够对实验结果进行分析并通过信息综合得到合理有效结论的能力；能够理解和撰写效果良好的报告和设计文件，进行有效的陈述发言的能力。

五、考核及成绩评定方式

最终成绩由平时成绩、实验成绩和论文成绩、专题成绩等组合而成。各部分所占比例如下：

平时成绩：15%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。

实验成绩：70%。主要考核实验基础以及实验能力的掌握程度。

课程论文成绩：15%。主要考核发现、分析和解决问题的能力，以及语言及文字表达能力。学生将实验内容整理撰写成论文，并在一定形式下进行宣讲、答辩，最后评定课程论文成绩。

六、教材及参考书目

教材：《现代光学实验教程》丁春颖、李德昌、武颖丽主编，西安电子科技大学出版社

参考书目：

1.《大学物理》（第三次修订本B），吴百诗主编，西安交通大学出版社

2.《光学》 （第二版）章志鸣，沈元华，陈慧芬编著，高等教育出版社

3.《光学信息技术原理及应用》（第二版），陈家璧，苏显渝主编，高等教育出版社

七、说明

（一）与相关课程的分工衔接

本课程是一门专业选修课。在经典光学实验的基础上，利用设计性实验和创意性实验的内容要求，系统学习现代光学实验的基础理论，其中包括光学成像系统以及光学全息等；学习空间光调制器、光信息存储、光学信息处理等应用技术原理以及最新技术进展。

本课程是下述基础课程和专业课程的后续提高：

光学（理论课），物理实验（I），物理实验(II)，信息光学等

实验教材：