曲阜师范大学：光电信息科学与工程专业《应用光学》课程教学大纲

曲华師范大学课程教学大纲学院：物理工程学院应用光学课程名称：英文名称：AppliedOptics课程代码：072424课程性质：专业必修课计划学时：理论：54实践/实验：0学分：31-18周授课时间：授课地点：物理楼209适用专业：光电信息科学与工程批准人：执笔人：尚连聚审核人：课程负责人：授课教师：尚连聚修订日期：2022年10月5日

学 院： 物理工程学院 课程名称： 应用光学 英文名称： Applied Optics 课程代码： 072424 课程性质： 专业必修课 计划学时：理论：54 实践/实验 ：0 学 分： 3 授课时间： 1-18 周 授课地点： 物理楼 209 适用专业： 光电信息科学与工程 执笔人： 尚连聚 审核人： 批准人： 课程负责人： 授课教师： 尚连聚 修订日期：2022 年 10 月 5 日

《应用光学》课程教学大纲一、课程简介本课程是一门专业基础课，主要以几何光学原理为基础，系统讲授几何光学方面的基本理论、基本方法和典型光学系统（如放大镜、望远镜、显微镜、照相机和投影仪等）所涉及的基本理论，并应用这些理论设计和制造光学仪器，其内涵已扩展至现代光学的某些内容。本课程的任务是使学生从光学的应用角度出发，通过本课程的学习，学生能对几何光学的基本概念、基本原理和典型光学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、课程目标在学完本课程之后，学生能够达到以下几点要求：1.掌握儿何光学的基础理论，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；掌握五种典型光学系统，即放大镜、望远镜、显微镜、照相机和投影仪的工作原理，并了解一些现代光学系统的相关知识；了解光度学的基本量和相关概念：掌握光学系统像差的基本概念、产生原因、危害和校正方法，了解像差的计算方法等。2.培养理论联系实际的能力，比如能利用几何光学的基础理论解释实际生活中光学系统的成像原理或现象，能根据所学知识评价一些常用成像系统的像差等；培养学生对五种典型光学系统的感知和应用能力；培养学生利用信息技术获取及处理信息的能力，在此基础上能准确把握应用光学发展前沿及未来发展趋势。3.提升学生与他人沟通合作的技能，能利用所学应用光学知识与他人开展一些光学领域的项目合作，树立团结合作的精神，建立良好的人际关系，提高社会适应能力：培养学生科学的思维方法、严谨的科学态度和细致、踏实的工作作风：培养创新精神以及实事求是的工作态度。表1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表课程目标1、课程目标2和课程目标3：详细表述课程目标见前面。课程目标课程目标1课程目标2课程目标3.毕业要求指标点1-1：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、vV理想光学系统理论，平面毕业要求1：工程知识镜与棱镜系统理论和光学系统中光阑的理论知识。1-2：掌握五种典型光学系VVV统，即放大镜、望远镜

《应用光学》课程教学大纲 一、课程简介 本课程是一门专业基础课，主要以几何光学原理为基础，系统讲授几何光学方面的 基本理论、基本方法和典型光学系统（如放大镜、望远镜、显微镜、照相机和投影仪等） 所涉及的基本理论，并应用这些理论设计和制造光学仪器，其内涵已扩展至现代光学的 某些内容。本课程的任务是使学生从光学的应用角度出发，通过本课程的学习，学生能 对几何光学的基本概念、基本原理和典型光学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、课程目标 在学完本课程之后，学生能够达到以下几点要求： 1. 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；掌握五种典型光学系统，即 放大镜、望远镜、显微镜、照相机和投影仪的工作原理，并了解一些现代光学系统的相 关知识；了解光度学的基本量和相关概念；掌握光学系统像差的基本概念、产生原因、 危害和校正方法，了解像差的计算方法等。 2. 培养理论联系实际的能力，比如能利用几何光学的基础理论解释实际生活中光学系 统的成像原理或现象，能根据所学知识评价一些常用成像系统的像差等；培养学生对五 种典型光学系统的感知和应用能力；培养学生利用信息技术获取及处理信息的能力，在 此基础上能准确把握应用光学发展前沿及未来发展趋势。 3. 提升学生与他人沟通合作的技能，能利用所学应用光学知识与他人开展一些光学领 域的项目合作，树立团结合作的精神，建立良好的人际关系，提高社会适应能力；培养 学生科学的思维方法、严谨的科学态度和细致、踏实的工作作风, 培养创新精神以及实 事求是的工作态度。 表 1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表 课程目标 课程目标 1、课程目标 2 和课程目标 3：详细表述 见前面。 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 . 毕业要求 1： 工程知识 1-1：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 系统中光阑的理论知识。 √ √ √ 1-2：掌握五种典型光学系 统，即放大镜、望远镜、 √ √ √

《应用光学》课程教学大纲显微镜、照相机和投影仪的工作原理，并了解一些现代光学系统的相关知识；了解光度学的基本量和相关概念。1-3：掌握光学系统像差的基本概念、产生原因、危害和校正方法，了解像差的计算方法等。2-1：能够利用几何光学的基本原理和成像知识设计简单的光学成像系统，并对成像系统的像差及像质毕业要求3：作出合理评价。设计/开发解2-2：能够设计针对复杂工决方案程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、器件或工艺流程，并在设计环节中体现创新意识。4-1：能够基于几何光学原理研究常用典型光学系统的改进措施，积极研究开发突破分辨率限制的新型光学成像系统。毕业要求44-2：能够基于几何光学原研究理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。6-1：能够基于应用光学相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解毕业要求6：应承担的责任。工程与社会6-2：能够结合所学的应用光学基础知识，结合就业自身情况，培养在应用光学科实践域发展的前沿意识，并把所学知识服务于社会发展

《应用光学》课程教学大纲 显微镜、照相机和投影仪 的工作原理，并了解一些 现代光学系统的相关知 识；了解光度学的基本量 和相关概念。 1-3：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 的计算方法等。 √ √ √ 毕业要求 3： 设计/开发解 决方案 2-1：能够利用几何光学的 基本原理和成像知识设计 简单的光学成像系统，并 对成像系统的像差及像质 作出合理评价。 √ √ √ 2-2：能够设计针对复杂工 程问题的解决方案，设计 满足特定需求的系统、器 件或工艺流程，并在设计 环节中体现创新意识。 √ √ √ 毕业要求 4： 研究 4-1：能够基于几何光学原 理研究常用典型光学系统 的改进措施，积极研究开 发突破分辨率限制的新型 光学成像系统。 √ √ 4-2：能够基于几何光学原 理并采用科学方法对复杂 工程问题进行研究，包括 设计实验、分析与解释数 据、并通过信息综合得到 合理有效的结论。 √ √ 毕业要求 6： 工程与社会 6-1：能够基于应用光学相 关背景知识进行合理分 析，评价专业工程实践和 复杂工程问题解决方案对 社会、健康、安全、法律 以及文化的影响，并理解 应承担的责任。 √ √ √ 6-2：能够结合所学的应用 光学基础知识，结合就业 自身情况，培养在应用光 学科实践域发展的前沿意 识，并把所学知识服务于 社会发展。 √ √ √

《应用光学》课程教学大纲三、教学内容表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表日期学时教学课程目课程目课程目周次章节内容提要....标12022年分配方法标2标3V几何光学的VV基本定律和第一章原理；讲授、第1周32.21第1节举例、成像的基本慕课第2节概念与完善成像条件。理想光学系JVV统与共线成第一章讲授、像理论；第2周第3节32.28举例、理想光学系第4节讨论统的基点与基面。V光路计算与VV第二章讲授、近轴光学系统；3第3周3.7第1节举例、第2节球面光学成讨论像系统。理想光学系vVN统的物像关第二章讲授、系;第4周第3节3举例、3.14理想光学系第4节讨论统的放大率。第二章V理想光学系讲授、第5节统的组合；举例、第5周3.213讨论第6节透镜。第二章平面镜成讲授、IVV像；第7节展示、第6周33.28第8节举例、平行平板；讨论第9节反射棱镜。讲授、VJV第二章光：展示、第7周4.4第10节照相系统中3举例、第11节的光阑。讨论显微镜系统yVV讲授、第二章中的光东限第8周4.11制与分析；举例、第12节3第13节光学系统的讨论景深

《应用光学》课程教学大纲 三、教学内容 表 2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表 周次 日期 2022 年 章节 内容提要 学时 分配 教学 方法 课程目 标 1 课程目 标 2 课程目 标 3 . 第 1 周 2.21 第一章 第 1 节 第 2 节 几何光学的 基本定律和 原理； 成像的基本 概念与完善 成像条件。 3 讲授、 举例、 慕课 √ √ √ 第 2 周 2.28 第一章 第 3 节 第 4 节 理想光学系 统与共线成 像理论； 理想光学系 统的基点与 基面。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 3 周 3.7 第二章 第 1 节 第 2 节 光路计算与 近轴光学系 统； 球面光学成 像系统。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 4 周 3.14 第二章 第 3 节 第 4 节 理想光学系 统的物像关 系； 理想光学系 统的放大 率。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 5 周 3.21 第二章 第 5 节 第 6 节 理想光学系 统的组合； 透镜。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 6 周 3.28 第二章 第 7 节 第 8 节 第 9 节 平面镜成 像； 平行平板； 反射棱镜。 3 讲授、 展示、 举例、 讨论 √ √ √ 第 7 周 4.4 第二章 第 10 节 第 11 节 光阑； 照相系统中 的光阑。 3 讲授、 展示、 举例、 讨论 √ √ √ 第 8 周 4.11 第二章 第 12 节 第 13 节 显微镜系统 中的光束限 制与分析； 光学系统的 景深。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √

《应用光学》课程教学大纲V7第一章讲授、V教材章节后举例、第9周和第二34.18习题。章习题讨论辐射量和光VVV学量及其单讲授、第三章第10位；第1节34.25举例、周光传播过程第2节讨论中光学量的变化规律。成像系统像VV1第三章面的光照讲授、第 11第3节5.2度；3举例、周本章习讨论教材章节后题习题。讲授、VV眼晴及其光第12第四章举例、5. 9学系统；3周第1节慕课、放大镜。讨论显微镜系VV讲授、第四章统；第1335.16第2节举例、周望远镜系第3节讨论统。讲授、VV第四章目镜；第14举例、5.233第4节摄影系统；周展示、第5节投影系统。讨论讲授、1VV第四章教材章节后第15举例、5.303周习题习题。讨论VV讲授、V第16第五章6. 6像差理论。3举例、周第1-7节讨论VV第五章讲授、V第17像质评价理3举例、6.13第8-13周论。节讨论串讲，总结，讲授、VV第18V36.20复习课周复习。讨论四、课程考核（一）课程目标与课程考核的对应关系表3：课程目标与课程考核的对应关系表考核方式及课程目标2考核内容课程目标1课程目标3....占比作业成绩作业等级；VV

《应用光学》课程教学大纲 第 9 周 4.18 第一章 和第二 章习题 教材章节后 习题。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 10 周 4.25 第三章 第 1 节 第 2 节 辐射量和光 学量及其单 位； 光传播过程 中光学量的 变化规律。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 11 周 5.2 第三章 第 3 节 本章习 题 成像系统像 面的光照 度； 教材章节后 习题。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 12 周 5.9 第四章 第 1 节 眼睛及其光 学系统； 放大镜。 3 讲授、 举例、 慕课、 讨论 √ √ √ 第 13 周 5.16 第四章 第 2 节 第 3 节 显微镜系 统； 望远镜系 统。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 14 周 5.23 第四章 第 4 节 第 5 节 目镜； 摄影系统； 投影系统。 3 讲授、 举例、 展示、 讨论 √ √ √ 第 15 周 5.30 第四章 习题 教材章节后 习题。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 16 周 6.6 第五章 第1-7节 像差理论。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 17 周 6.13 第五章 第 8-13 节 像质评价理 论。 3 讲授、 举例、 讨论 √ √ √ 第 18 周 6.20 复习课 串讲，总结， 复习。 3 讲授、 讨论 √ √ √ 四、课程考核 （一）课程目标与课程考核的对应关系 表 3：课程目标与课程考核的对应关系表 考核内容 考核方式及 占比 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 . 作业成绩 作业等级； √ √

《应用光学》课程教学大纲占10%。闭卷考试；期中成绩V占20%。考勤、提间平时成绩和纪律等：VV占20%。闭卷考试；J期末成绩占50%。（二）评定方法课程总成绩=作业成绩×10%+期中成绩×20%+平时成绩×20%+期末成绩×50%。过程性评价占有一定的比例，有利于学生在学习过程中持续投入。（三）评分标准表4：课程目标与评分标准的对应关系表评分标准占分标准描述标准描述标准描述标准描述标准描述课程目标比例合格：60-69优：90-100良：80-89中：70-79不合格：<60基本掌握几部分掌握几未能熟练掌扎实掌握几较好掌握几何光学的基何光学的基握几何光学何光学的基何光学的基础理论：基础理论：部的基础理论：础理论：扎实础理论；较好本掌握五种分掌握五种未能熟练掌掌握五种典掌握五种典典型光学系典型光学系握五种典型型光学系统型光学系统统的工作原统的工作原光学系统的的工作原理；的工作原理；理；基本了理：一般了工作原理；未课程目标1全面了解光全面了解光解光度学的解光度学的了解光度学度学的基本度学的基本基本量和相基本量和相的基本量和量和相关概量和相关概关概念：基关概念；部相关概念；未念：扎实掌握念：较好掌握本掌握光学分掌握光学能熟练掌握光学系统像光学系统像系统像差及系统像差及光学系统像差及像质评差及像质评像质评价的像质评价的差及像质评价的理论。价的理论。理论。理论。价的理论。具备很好的能够理论联基本做到理一定程度上未能做到理理论联系实论联系实做到理论联系实际，比如论联系实际，际的能力，比能利用几何际，比如能系实际，比比如不能利如能利用几利用几何光如能利用几光学的基础用几何光学何光学的基理论解释实学的基础理何光学的基的基础理论课程目标2础理论解释际生活中光论解释实际础理论解释解释实际生实际生活中生活中光学实际生活中学系统的成活中光学系光学系统的像原理或现系统的成像光学系统的统的成像原成像原理或象、能根据所原理或现成像原理或理或现象、不现象、能根据象、能根据现象、能根能根据所学学知识评价所学知识评一些常用成所学知识评据所学知识知识评价一

《应用光学》课程教学大纲 占 10%。 期中成绩 闭卷考试； 占 20%。 √ 平时成绩 考勤、提问 和纪律等； 占 20%。 √ √ 期末成绩 闭卷考试； 占 50%。 √ （二）评定方法 课程总成绩=作业成绩×10% + 期中成绩×20% + 平时成绩×20% + 期末成绩×50%。 过程性评价占有一定的比例，有利于学生在学习过程中持续投入。 （三）评分标准 表 4：课程目标与评分标准的对应关系表 课程目标 占分 比例 评分标准 标准描述 标准描述 标准描述 标准描述 标准描述 优：90-100 良：80-89 中：70-79 合格：60-69 不合格：＜60 课程目标 1 扎 实 掌 握 几 何 光 学 的 基 础理论；扎实 掌 握 五 种 典 型 光 学 系 统 的工作原理； 全 面 了 解 光 度 学 的 基 本 量 和 相 关 概 念；扎实掌握 光 学 系 统 像 差 及 像 质 评 价的理论。 较 好 掌 握 几 何 光 学 的 基 础理论；较好 掌 握 五 种 典 型 光 学 系 统 的工作原理； 全 面 了 解 光 度 学 的 基 本 量 和 相 关 概 念；较好掌握 光 学 系 统 像 差 及 像 质 评 价的理论。 基本掌握几 何光学的基 础理论；基 本掌握五种 典型光学系 统的工作原 理；基本了 解光度学的 基本量和相 关概念；基 本掌握光学 系统像差及 像质评价的 理论。 部分掌握几 何光学的基 础理论；部 分掌握五种 典型光学系 统的工作原 理；一般了 解光度学的 基本量和相 关概念；部 分掌握光学 系统像差及 像质评价的 理论。 未能熟练掌 握几何光学 的基础理论； 未能熟练掌 握五种典型 光学系统的 工作原理；未 了解光度学 的基本量和 相关概念；未 能熟练掌握 光学系统像 差及像质评 价的理论。 课程目标 2 具 备 很 好 的 理 论 联 系 实 际的能力，比 如 能 利 用 几 何 光 学 的 基 础 理 论 解 释 实 际 生 活 中 光 学 系 统 的 成 像 原 理 或 现象、能根据 所 学 知 识 评 能 够 理 论 联 系实际，比如 能 利 用 几 何 光 学 的 基 础 理 论 解 释 实 际 生 活 中 光 学 系 统 的 成 像 原 理 或 现 象、能根据所 学 知 识 评 价 一 些 常 用 成 基本做到理 论联系实 际，比如能 利用几何光 学的基础理 论解释实际 生活中光学 系统的成像 原理或现 象、能根据 所学知识评 一定程度上 做到理论联 系实际，比 如能利用几 何光学的基 础理论解释 实际生活中 光学系统的 成像原理或 现象、能根 据所学知识 未能做到理 论联系实际， 比如不能利 用几何光学 的基础理论 解释实际生 活中光学系 统的成像原 理或现象、不 能根据所学 知识评价一

《应用光学》课程教学大纲价一些常用评价一些常价一些常用像系统的像些常用成像成像系统的差等；具备良成像系统的用成像系统系统的像差像差等：具备等：还未具备好的针对五像差等：基的像差等；很好的针对种典型光学本具备针对具备一定的一定的针对五种典型光系统的感知五种典型光针对五种典五种典型光和应用能力；学系统的感型光学系统学系统的感学系统的感知和应用能能够利用信知和应用能的感知和应知和应用能力；具备很好息技术获取力；能适当用能力：一力；还不能利的利用信息及处理各类利用信息技定程度上能用信息技术技术获取及光学信息。术获取及处利用信息技获取及处理理各类光学简单的光学处理信息的术获取及处信息。理简单的光能力。信息。学信息。初步具备沟基本具备沟扎实掌握沟较好掌握沟通合作技通合作技还未具备沟通合作技能，通合作技能，能，能够开能，可以开通合作技能，能够积极开能够开展光展光学领域展光学领域不能开展光展光学领域学领域的项的项目合作的项目合作学领域的项的项目合作目合作研究，研究，基本研究，一定目合作研究，研究，熟练使较熟练使用课程目标3能使用应用程度上可使也不能使用用应用光学应用光学的光学的专业用所学光学所学光学知的专业知识专业知识和知识和他人知识和他人识和他人切和他人切他人切交切交流自切交流自交流自己交流自己的流自己的认已的认识、已的认识、的认识、观点认识、观点和识、观点和思观点和思观点和思和思想。思想。想。想。想。（四）课程目标达成情况评价方法1．定量评价法作业成绩平时成期中考期末考(10%)绩（20%)试试课程目标课程分目标达成评价方法(20%)(50%)分目标达成度=（（0.1x分目标在作业成绩的平均得分+0.2x分目标在平时成绩的平均得分+0.2x分目标在期中课程目标1750100100考试中的平均得分+0.5x分目标在期末考试中的平均得分）/（0.1x分目

《应用光学》课程教学大纲 价 一 些 常 用 成 像 系 统 的 像差等；具备 很 好 的 针 对 五 种 典 型 光 学 系 统 的 感 知 和 应 用 能 力；具备很好 的 利 用 信 息 技 术 获 取 及 处 理 信 息 的 能力。 像 系 统 的 像 差等；具备良 好 的 针 对 五 种 典 型 光 学 系 统 的 感 知 和应用能力； 能 够 利 用 信 息 技 术 获 取 及 处 理 各 类 光学信息。 价一些常用 成像系统的 像差等；基 本具备针对 五种典型光 学系统的感 知和应用能 力；能适当 利用信息技 术获取及处 理各类光学 信息。 评价一些常 用成像系统 的像差等； 具备一定的 针对五种典 型光学系统 的感知和应 用能力；一 定程度上能 利用信息技 术获取及处 理简单的光 学信息。 些常用成像 系统的像差 等；还未具备 一定的针对 五种典型光 学系统的感 知和应用能 力；还不能利 用信息技术 获取及处理 简单的光学 信息。 课程目标 3 扎 实 掌 握 沟 通合作技能， 能 够 积 极 开 展 光 学 领 域 的 项 目 合 作 研究，熟练使 用 应 用 光 学 的 专 业 知 识 和 他 人 切 磋 交 流 自 己 的 认识、观点和 思想。 较 好 掌 握 沟 通合作技能， 能 够 开 展 光 学 领 域 的 项 目合作研究， 较 熟 练 使 用 应 用 光 学 的 专 业 知 识 和 他 人 切 磋 交 流 自 己 的 认 识、观点和思 想。 初步具备沟 通合作技 能，能够开 展光学领域 的项目合作 研究，基本 能使用应用 光学的专业 知识和他人 切磋交流自 己的认识、 观点和思 想。 基本具备沟 通合作技 能，可以开 展光学领域 的项目合作 研究，一定 程度上可使 用所学光学 知识和他人 切磋交流自 己的认识、 观点和思 想。 还未具备沟 通合作技能， 不能开展光 学领域的项 目合作研究， 也不能使用 所学光学知 识和他人切 磋交流自己 的认识、观点 和思想。 （四）课程目标达成情况评价方法 1．定量评价法 课程目标 作业成绩 （10%） 平时成 绩（20%） 期中考 试 （20%） 期末考 试 （50%） 课程分目标达成评价方法 课程目标1 75 0 100 100 分目标达成度={（0.1ｘ分目标在作业 成绩的平均得分+0.2ｘ分目标在平时 成绩的平均得分+0.2ｘ分目标在期中 考试中的平均得分+0.5ｘ分目标在期 末考试中的平均得分）/（0.1ｘ分目

《应用光学》课程教学大纲标在作业成绩中的总分+0.2x分目标在课堂表现中总分+0.2x分目标在期中考试中的总分+0.5x分目标在期末25 5000课程目标2考试中的总分）05000课程目标32．定性评价法根据课堂提问回答情况、课堂讨论中的表现和小作业等教学环节的表现评定。五、教材及参考资料1.郁道银，谈恒英主编《工程光学》，北京：机械工业出版社，2015年。2.李林主编《应用光学》，北京：北京理工大学出版社，2010年

《应用光学》课程教学大纲 2．定性评价法 根据课堂提问回答情况、课堂讨论中的表现和小作业等教学环节的表现评定。 五、教材及参考资料 1．郁道银，谈恒英主编.《工程光学》，北京：机械工业出版社，2015 年。 2．李林主编.《应用光学》，北京：北京理工大学出版社，2010 年。 课程目标2 25 50 0 0 标在作业成绩中的总分+0.2ｘ分目标 在课堂表现中总分+0.2ｘ分目标在期 中考试中的总分+0.5ｘ分目标在期末 考试中的总分）} 课程目标3 0 50 0 0