高等光学原理
课程编码：280216085408P2002
英文名称：Advanced Optics
课时：60
学分：3.00
课程属性：专业核心课
主讲教师：印雄飞等
教学目的要求
本课程讲授光的严格电磁理论，这是描述许多光学现象的基础。主要包括四部分：1光的电磁场理论；2几何光学理论、3光的衍射及成像原理；4光的相干性。旨在讲解学科发展的历史脉络和规律，建立一个相对宏观完整的光学知识体系，培养研究生在光学领域研究所需的基础物理知识。要求学生准确掌握物理图像，了解各部分内容的出处，并且能够通汇贯通，将课程内容和课题研究相结合。
预修课程
普通物理
光学
电磁学
大纲内容
第一章 光学发展简史 2.0学时
第1节 光学发展简史
第二章 光的电磁场理论基础 26.0学时
第1节 数学基础
第2节 微观Maxwell方程组
第3节 宏观Maxwell方程组
第4节 本构关系
第5节 电磁场的能量与动量
第6节 真空中中的电磁波
第7节 介质模型
第8节 平面波的折反射
第9节 各向同性介质中的电磁波
第10节 各项异性介质中的电磁波
第11节 前沿进展：超构材料、超表面透镜、拓扑光子学
第12节 期中考试
第三章 傅里叶光学基础 16.0学时
第1节 傅里叶变换及其基本性质
第2节 线性系统与采样定理
第3节 Helmholtz方程
第4节 菲涅尔衍射与弗朗霍夫衍射
第5节 透镜模型及其傅里叶变换性质
第6节 相干成像系统及其频谱分析
第7节 前沿进展：计算光学成像技术
第四章 光的相干性理论基础 16.0学时
第1节 第1节 实多色场的复数表示
第2节 第2节 光场的关联函数
第3节 第3节 准单色光的干涉
第4节 第4节 van Cuttert-Zernike定理
第5节 第5节 准相干光学成像理论
第6节 第6节 期末考试
教材信息
1、
Physics of Light and Optics
Justin Peatross
2020年6月
Brigham Young University
参考书
1、
Light Years
B. Clegg
2007年11月
MacMillan, London, UK
2、
Theoretical Optics: An Introduction
H. Rmer
2009年2月
Wiley, Weinheim, Germany
3、
Mathematical Methods for Physicists
G. B. Arfken, H. J. Weber, and F. E. Harris
2012年12月
Elsevier, USA
4、
Introduction to Electrodynamics
D. J. Griffiths
2017年12月
Cambridge University Press
5、
Classical Electrodynamics
J. D. Jackson
1998年8月
John Wiley & Sons, NJ
6、
Theory of Electric Polarization: Dielectrics in Static Fields
C. J. F. Bttcher
2012年12月
Elsevier, Amsterdam
7、
Statistical Optics
J. W. Goodman
2015年5月
Wiley
8、
Introduction to the Theory of Coherence and Polarization of Light
E. Wolf
2007年10月
Cambridge University Press
9、
Introduction to Fourier Optics
J. W. Goodman
2017年5月
Macmillan Learning
课程教师信息
印雄飞，物理与光电工程学院教授级高级工程师，2022年4月入职国科大杭州高等研究院教学科研岗，参加了国家重点研发计划“空间引力波探测专项”相关子项课题研究工作，同时成功申请了杭州市科技攻关项目“基于新型激光加热技术的塑料制品生产节能研发攻关”、中国科学院重大任务局“基于单光子面阵探测的空间点目标高精度跟瞄技术研究”项目子课题“跟瞄系统空间远场演示验证”等。工作期间先后获得国家教学成果二等奖、浙江省教学成果特等奖、浙江省科技进步二等奖、杭州市优秀科技工作者、浙江省青少年英才等嘉奖。孟令强，工学博士，副研究员，入选中国科协第八届青年人才托举工程，获中国光学工程学会青年科学家奖。2020年在南京理工大学获得博士学位，期间赴德国斯图加特大学进行博士联合培养；2022年在中国科学院上海技术物理研究所完成博士后研究工作；2022年至今加盟国科大杭州高等研究院引力波宇宙太极实验室/浙江省引力波精密测量重点实验室，主要从事超稳激光技术、空间引力波探测和空间主动光电方面的科研工作。作为光学主管设计师研制了中国空间站中世界首台空间窄线宽激光器，作为项目负责人研制了中国空间站巡天光学设施系外行星成像星冕仪定标用808激光器，主持国家自然科学基金青年基金1项和多项横向项目，并作为技术骨干参与国家重点研发计划3项，发表学术论文20余篇，获授权发明专利10余项，软件著作权2项。