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色度學(xué)的基本原理范文第1篇

《工程光學(xué)》是我校機電與信息工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)單獨開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該專業(yè)主要研究信息的獲取和處理，以及對相關(guān)要素進行控制的理論與技術(shù)；是電子、光學(xué)、精密機械、計算機、信息與控制技術(shù)多學(xué)科互相滲透而形成的一門高新技術(shù)密集型綜合學(xué)科。

《工程光學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容分為幾何光學(xué)和物理光學(xué)兩部分[1]，其教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生運用相關(guān)理論分析和解決測控工程中“工程光學(xué)”問題的能力。該課程在測控技術(shù)與儀器學(xué)科中有重要地位，起承上啟下的作用，是學(xué)好后續(xù)的專業(yè)課程的基礎(chǔ)。

2.基于特色專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

2.1工程光學(xué)的基本內(nèi)容

光學(xué)可分為幾何光學(xué)、物理光學(xué)和量子光學(xué)。幾何光學(xué)是從幾個由實驗得來的基本原理出發(fā)，研究光的傳播問題的學(xué)科。物理光學(xué)是從光的波動性出發(fā)研究光在傳播過程中所發(fā)生的現(xiàn)象的學(xué)科，所以也稱為波動光學(xué)。量子光學(xué)是從光子的性質(zhì)出發(fā)，研究光與物質(zhì)相互作用的學(xué)科即為量子光學(xué)。它的基礎(chǔ)主要是量子力學(xué)和量子電動力學(xué)。

結(jié)合測控專業(yè)的需要，在工程光學(xué)課程主要內(nèi)容幾何光學(xué)與物理光學(xué)兩部分，讓學(xué)生掌握經(jīng)典光學(xué)和現(xiàn)代光學(xué)的基本知識。

2.2教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

對于本科教學(xué)而言教材的選擇非常重要。我們面向的教學(xué)對象是測控技術(shù)與儀器專業(yè)，測控技術(shù)發(fā)展的趨勢是光、機、電、計算機一體化，光學(xué)在信息獲取、傳輸、處理、存儲等四個重要環(huán)節(jié)中占據(jù)越來越重要的位置，高精度的測控儀器設(shè)備都具有光學(xué)系統(tǒng)，且后續(xù)專業(yè)課程如“光電檢測技術(shù)”等要求學(xué)生具備堅實的光學(xué)基礎(chǔ)。

經(jīng)過教學(xué)實踐，我深感該課程教學(xué)內(nèi)容分布多，涉及面廣，概念多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，講解完之后學(xué)生總覺得內(nèi)容稍顯陳舊且難以理解，有點脫離實際[2]。我們對該教材的內(nèi)容做了如下調(diào)整：結(jié)合測控專業(yè)特點，突出知識體系的重點和難點，在保證基礎(chǔ)內(nèi)容的前提下，壓縮經(jīng)典光學(xué)的內(nèi)容，刪除與普通物理學(xué)課程重復(fù)的內(nèi)容[3]，增加現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容的同時結(jié)合礦業(yè)工程中的科技前沿。

2.1.1幾何光學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

在幾何光學(xué)部分，第一章中壓縮幾何光學(xué)基本定律的內(nèi)容，以球面成像系統(tǒng)為重點。第二章理想光學(xué)系統(tǒng)是重點，第三章與第四章分別是結(jié)合實際對第二章的補充。刪除教材中第五章光度學(xué)和色度學(xué)基礎(chǔ)的部分內(nèi)容，把光學(xué)量和光照度等內(nèi)容結(jié)合第七章典型光學(xué)系統(tǒng)進行講解。第七章補充光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，并把現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)放在課程最后重點講解。把第六章與第八章整合。

2.2.2物理光學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

在物理光學(xué)部分，刪除與普通物理重疊的第九章光的電磁理論基礎(chǔ)，以光的干涉、光的衍射、光的偏振為教學(xué)重點，重視基本原理、定律的介紹，淡化公式推導(dǎo)，強調(diào)概念的物理意義及其應(yīng)用。這樣使學(xué)生既掌握理論的發(fā)展，了解各物理參量的影響規(guī)律，又結(jié)合工程實際，做到理論聯(lián)系實際，學(xué)起來也相對輕松。例如光的衍射中，詳細介紹衍射理論的發(fā)展過程，淡化公式推導(dǎo)，強調(diào)每一種理論的近似條件，重點介紹公式中影響衍射場上光的復(fù)振幅分布的每一項的物理意義。用圓孔衍射的結(jié)論分析光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)，由單縫衍射引申到雙縫衍射，推出多縫衍射得到光柵的衍射，如圖1所示。

圖1 光的衍射主要教學(xué)內(nèi)容

2.2.3現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的補充

激光具有相干性好、方向性強、單色性好的特點，在測控技術(shù)及儀器中被廣泛采用。重點講解激光的傳播特性，準直與聚焦的方法。補充介紹激光器的結(jié)構(gòu)、種類，各類激光的特點、選用原則。介紹光電監(jiān)測系統(tǒng)的組成及原理如圖2所示[4]，以紅外測溫儀、液壓油污染顆粒光電檢測系統(tǒng)為例，用干涉原理開發(fā)的激光測距儀；利用光柵測量原理進行開發(fā)的用于煤礦井下頂板離層及兩幫變形的監(jiān)測系統(tǒng)；光的偏振原理研制的光彈儀，等等。

圖2 光電監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖

3.教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

3.1編制多媒體教學(xué)課件

由于“工程光學(xué)”課程知識面廣、光路圖多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜[5]，如果教師僅用傳統(tǒng)教學(xué)方法在黑板畫光路圖，因圖形缺乏立體感，則對一些抽象的光學(xué)名詞，如漸暈光闌、入瞳與出瞳等，學(xué)生很難理解；繁瑣的公式推導(dǎo)常使教學(xué)過程冗長、枯燥，學(xué)生失去興趣。充分運用現(xiàn)代教學(xué)手段，投入了很多精力編制“工程光學(xué)”多媒體教學(xué)課件。課件重點突出、層次分明、目的明確、形象生動，使學(xué)生易于理解，強化學(xué)習(xí)效果。

3.2歸納總結(jié)與對比教學(xué)法法

在教學(xué)過程中突出重點和難點，每章結(jié)束時會對本章內(nèi)容進行總結(jié)、歸納，讓學(xué)生對本章有總體把握，以便學(xué)生復(fù)習(xí)。并把本章的重點和難點以選擇題的方式呈現(xiàn)，與學(xué)生進行互動，促使學(xué)生對所學(xué)知識在系統(tǒng)歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上加以理解，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和分析問題的能力。