光信息教学大纲.docx

大 纲 目 录

《高等数学》教学大纲 .......................................................................................................................................................................................................................... 1 《线性代数》教学大纲 .......................................................................................................................................................................................................................... 1

《数学物理方法》教学大纲 ........................................................................................................................................................................................................... 19

《 C 语言程序设计》教学大纲 ................................................................................................................................................................................................... 36

《激光原理与技术》教学大纲 ..................................................................................................................................................................................................... 45

《光纤传感原理与应用》教学大纲

. ............................................................................................................................................................................ 52

《概率论与数理统计》教学大纲 ............................................................................................................................................................................................... 62

《大学物理》教学大纲 ....................................................................................................................................................................................................................... 70

《工程制图》教学大纲 ....................................................................................................................................................................................................................... 86

《理论物理概论》教学大纲 ........................................................................................................................................................................................................... 94

《电磁场与电磁波》教学大纲 .................................................................................................................................................................................................. 103

《应用光学》教学大纲 .................................................................................................................................................................................................................... 111

《光电信息科学与工程概论》教学大纲

. ........................................................................................................................................................... 119 . .................................................................................................................................................................. 123

《现代光学仪器分析选论》教学大纲

《信息光学》教学大纲 .................................................................................................................................................................................................................... 129

《光电子器件与系统》教学大纲 ............................................................................................................................................................................................ 132

《电路与电子技术》教学大纲 .................................................................................................................................................................................................. 141

《光谱技术及应用》教学大纲 ................................................................................................................................................................................................... 150

《毕业论文》教学大纲 .................................................................................................................................................................................................................... 160

《创新实践训练》教学大纲 ........................................................................................................................................................................................................ 162

《近代物理实验》教学大纲 ........................................................................................................................................................................................................ 1

《光信息专业实验》教学大纲 .................................................................................................................................................................................................. 167

《固体物理导论》教学大纲 ........................................................................................................................................................................................................ 171

《量子力学》教学大纲 .................................................................................................................................................................................................................... 182

《文献检索与论文写作》教学大纲 . ......................................................................................................................................................................... 190

1

课程名称 :高等数学

一、课程概况

所属专业 : 光电信息科学与工程 开课单位： 物理与电子信息学院 课程类型 : 专业基础课程

课程代码 : 0844010，0844050 开课学期 :1-2 学分：

9 学时：

150 核心课程 :

否

拟使用教材：

同济大学数学教研室主编，高等数学（上、下册，第四版）

，高等教育出版社， 1996 年。

国内 ( 外)现有教材：

1、四川大学数学系高等数学教研室编，

高等数学 （第一、 二册， 第三版），高等教育出版社， 1995

年。学习参考资料

2、徐小湛编著，高等数学学习手册（第一版）

，科学出版社， 2005 年。

3、中国科学技术大学高等数学教研室编，高等数学导论（上、中、下册，第二版） ，中国科学技

术大学出版社， 1995 年。

4、李安平主编，高等数学指导与提高（第一版）

，西北工业大学出版社， 2001 年。

5、刘国志，张彩华，王学理等主编，高等数学习题全解（第一版） ，东北大学出版社， 2004 年。

二、课程描述 （300 字以内）

《高等数学》是理工科

(非数学 )各专业学生的一门必修的重要基础理论课。通过本课程的学

习，使学生获得 “极限 ”、“一元函数微积分学 ”、“多元函数微积分学

”、“向

量代数与空间解析几何 ”、

“常微分方程与无穷级数 ”等方面的基本概论、基本理论与基本方法和运算技巧；为今后学习各类 后续课程奠定必要的数学基础。

三、课程目标

通过高等数学的整个教学过程逐渐培养学生的抽象概括能力、

逻辑推理能力、 空间想象能力、

自学能力以及创新能力。在传授知识的同时，要着眼于提高学生的数学素质，培养学生用数学的

方法去解决实际问题的意识、兴趣和能力。通过高等数学的整个教学过程中，不断提高学生的素

质，为培养我国社会主义现代化建设所需的高层次、综合性、复合型工程技术人才作准备。

四、教学要求

1

（1）正确理解下列基本概念和它们之间的内在联系：

函数，极限， 无穷小， 连续， 导数， 微分，

极值，不定积分，定积分，偏导数，全微分，条件极值，重积分，曲线积分，曲面积分，无穷级

数，微分方程。

（ 2）正确理解下列基本定理和公式并能正确运用：极限的主要定理，罗尔定理、拉格朗日中值

定理和柯西定理，泰勒定理，积分上限函数求导定理，牛顿 —莱布尼兹公式，格林公式，高斯公式。

（3）牢固掌握下列公式：两个重要极限，基本初等函数、双曲函数的导数公式，牛顿

-莱布尼

兹公式，函数 ex、 sinx 、ln(1+x) 的麦克劳林展开式。

（ 4）熟练运用下列法则和方法： 导数的四则运算法则和复合函数的求导法， 换元积分法和分部积分法，二重积分的计算法，正项级数的比值收敛法，变量可分离的方程及一阶线性微分方程的

解法，二阶常系数齐次线性微分方程的解法。

（ 5）会运用微积分和常微分方程的方法解一些简单的几何、物理和力学问题。

（6）在讲授知识的过程中要自觉的体现寓于其中的数学思维方法以及常用的一般数学方法，

还

要特别注意培养学生具有比较熟练的运算能力和综合运用数学知识去分析问题、

解决问题的能力。

（ 7）坚持课后练习是教好、学好本门课程的关键。在整个教学过程中，将根据正常教学进度布置一定量的课后作业，要求学生按时完成。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：平时成绩占

25%，期中考试成绩占 15%；

期末考试成绩占

60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用、评价

等能力； “考试 ”主要考查高等数学的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、

分析、综合等能力。

六、课程内容

教

目

教学内容

学

教学方式

课后作业

章

时 数

函数与极限 导数与微分

中值定理与导数的应用 不定积分 定积分

定积分的应用

14 12 16 12 10 8

或 手 段 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授

思 考 题 练 习 题

√ √ √ √ √ √

一 二 三 四 五 六

2

七 八 九 十 十一 十二 *

空间解析几何与向量代数 多元函数微分方法及其应用 重积分

曲线积分与曲面积分 无穷级数 微分方程 机动

合

12 16 10 14 14 12 3 153

讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授

√ √ √ √ √ √

计

注 :第一学期

第 1-6 章 ;第二学期 第 7-12 章

第一章

函数与极限

【教学目的】

1. 了解数列、函数的概念，了解函数主要特性以及基本初等函数的主要特性。

2. 理解极限的概念，了解极限的

ε-N， ε-δ， ε-X 定义的含义，理解函数左、右极限的概念，

以及极限存在与左、右极限之间的关系，会利用极限定义证明某些简单的极限。

3. 掌握极限的性质及四则运算法则。

4. 掌握极限存在的两个准则，并会利用它们求极限，掌握用两个重要极限求极限的方法，

知道 Cauchy 收敛准则。

5. 理解无穷小、无穷大及无穷小的阶的概念，会用等价无穷小替换求极限。 6. 理解函数在一点处连续和间断的概念，知道函数的一致连续性概念。 7. 了解初等函数的连续性，掌握讨论连续性的方法，会判别间断点的类型。

8. 了解闭区间上连续函数的性质（有界性定理、最值定理和介值定理），会用介值定理讨论方程根

的存在性。

【重点难点】

重点：极限概念，无穷小量，极限的四则运算，函数的连续性。

难点：极限的定义，函数的一致连续性概念。

第一节 函数

一、集合 常量与变量

二、函数概念

三、函数的几种特性

四、反函数

第二节

初等函数

一、幂函数

二、指数函数与对数函数

3

三、三角函数与反三角函数

四、复合函数 初等函数

五、双曲函数与反双曲函数

第三节

数列的极限

一、数列的定义

二、数列的极限

三、数列极限的性质

第四节 函数的极限

一、自变量趋于有限值时函数的极限

二、自变量趋于无穷大时函数的极限

第五节

无穷小与无穷大

一、无穷小

二、无穷大

第六节

极限运算法则

一、无穷小的运算性质

二、极限运算法则

三、求极限方法举例

第七节

极限存在准则 两个重要极限

一、极限存在准则

二、两个重要极限

第八节

无穷小的比较

一、无穷小的比较

二、等价无穷小代换

第九节

函数的连续性与间断点

一、函数的连续性

二、函数的间断点

第十节 连续函数的运算与初等函数的连续性

一、连续函数的和、积及商的连续性二、反函数与复合函数的连续性

三、初等函数的连续性

第十一节

闭区间上连续函数的性质

一、最大值和最小值定理

二、介值定理

4

第二章 导数与微分

【教学目的】

1. 理解导数与微分概念、导数几何意义及可微、可导与连续性之间的关系；会用导数描述

某些物理量。

2. 掌握导数运算法则、求导基本公式；理解高阶导数概念，熟练掌握计算初等函数的一、

n

二阶导数 （包括隐函数和参数式表示的函数） ；会求分段函数的导数和一些简单函数的

阶导数。

3. 了解微分运算法则、一阶微分形式不变性和微分在近似计算中的应用；会计算函数的微分。

【重点难点】

重点：导数和微分的概念；复合函数微分法。

难点：微分的概念；隐函数及参数式二阶导数。

第一节

导数概念

一、引例

二、导数的定义

三、求导数举例

四、导数的几何意义

五、函数的可导性与连续性的关系

第二节 函数的和、差、积、商的求导法则

一、函数和差的求导法则

二、函数积的求导法则

三、函数商的求导法则

第三节

反函数的导数 复合函数的求导法则

一、反函数的导数

二、复合函数的求导法则

第四节 初等函数的求导问题 双曲函数与反双曲函数的导数一、

初等函数的求导问题

二、双曲函数与反双曲函数的导数

第五节

高阶导数

一、高阶导数概念

二、常用的高阶导数公式

第六节 隐函数的导数 由参数方程所确定的函数的导数 相关变化率一、隐

函数的导数

二、由参数方程所确定的函数的导数

5

三、曲线的切线与切点和极点的连线间的夹角

四、相关变化率

第七节

函数的微分

一、微分的定义

二、微分的几何意义

三、基本初等函数的微

分公式与微分运算法则 第八节

微分在近似计算中的应用

一、近似计算

二、微分在误差估计中的应用

第三章 中值定理与导数的应用

1. 理解罗尔定理、拉格朗日中值定理；了解柯西中值定理、泰勒中值定理；会利用中值定

理证明一些较为简单的数学问题。

2. 掌握罗必达法则求极限的方法。

3. 掌握利用导数判断函数单调性的方法；

会用导数判断函数图形 （凹凸性、 拐点、渐近线）。4. 理解极值概念；掌握求函数极值的方法；会求函数的最大值、最小值及其简单应用问题。 5. 了解曲率和曲率半径概念，并会计算曲率和曲率半径。

重点：拉格朗日中值定理，罗比达法则，极值及最大值、最小值。

难点：泰勒定理，中值定理用于证明问题。

第一节

中值定理

一、罗尔定理

二、拉格朗日中值定理

三、柯西中值定理

第二节

洛必达法则

一、洛必达法则

二、未定式的极限

第三节

泰勒公式

一、泰勒公式

二、麦克劳林公式

三、泰勒公式的应用

第四节

函数单调性的判定法

一、函数单调性的判定法

6

【教学目的】

【重点难点】

二、函数单调性的应用

第五节

函数的极值及其求法

一、函数的极值

二、函数极值的求法

第六节

最大值、最小值问题

一、函数的最值

二、函数最值的应用

第七节

曲线的凹凸与拐点

一、凹凸性的判别法

二、拐点的求法

第八节

函数图形的描绘

一、曲线的渐近线

二、函数图形的描绘

第九节

曲率

一、弧微分

二、曲率及其计算公式

三、曲率圆与曲率半径

第十节

方程的近似解

一、二分法

二、切线法

第四章

不定积分

【教学目的】

1. 理解原函数、不定积分概念。

2. 掌握不定积分性质及基本公式；掌握用换元法及分部积分法计算有关函数的不定积分。

3. 了解有理函数、简单无理函数、三角函数有理式的不定积分计算。 【重点难点】

重点：不定积分的概念，基本积分公式；

难点：不定积分的换元积分法与分部积分法。

第一节

不定积分的概念与性质

一、原函数与不定积分的概念

二、 基本积分表

三、不定积分的性质

第二节

换元积分法

7

一、第一类换元法

二、第二类换元法

第三节

分部积分法

一、分部积分公式

二、分部积分举例

第四节

几种特殊类型函数的积分

一、有理函数的积分

二、三角函数有理式的积分

三、简单无理函数的积分

第五节

积分表的使用

一、积分表的结构

二、积分表的使用

第五章 定积分

【教学目的】

1. 理解定积分概念及性质。

2. 理解变上限的定积分函数及其求导公式；掌握牛顿一莱布尼兹公式；掌握用换元法及分部

积分法计算有关函数的定积分。

3. 了解两种类型的广义积分概念；知道简单的广义积分的收敛问题；会计算一些函数的广义

积分。

4. 了解定积分的近似计算方法。

【重点难点】

重点：定积分的概念，定积分的中值定理、牛顿 — 莱布尼兹公式；难点：积分上限函数及其导数、定积分的换元积分法。

第一节

定积分概念

一、定积分问题举例

二、定积分定义

第二节

定积分的性质 中值定理

一、定积分的性质

二、中值定理

第三节 微积分基本公式

一、变速直线运动中位置函数与速度函数之间的联系

二、积分上限的函数及其导数

三、牛顿 — 莱布尼茨公式

8

第四节

定积分的换元法

一、定积分的换元公式

二、举例

第五节

定积分的分部积分法

一、定积分的分部积分公式

二、举例

第六节

定积分的近似计算

一、矩形法

二、梯形法

三、抛物线法

第七节

广义积分

一、无穷限的广义积分

二、无界函数的广义积分

第八节 广义积分的审敛法

函数

一、无穷限的广义积分的审敛法

二、无界函数的广义积分的审敛法

三、 函数

第六章 定积分的应用

【教学目的】

熟练掌握用定积分（微元法）表达和计算一些几何量（面积、某些体积、弧长等）及物理量（功、引力、水压力等） 。

【重点难点】

重点：定积分的元素法

难点：定积分应用问题。

第一节

一、定积分的元素法

定积分的元素法

二、运用元素法的一般步骤

第二节

平面图形的面积

一、直角坐标情形

二、极坐标情形

第三节

体积

一、旋转体的体积

二、平行截面面积为已知的立体的体积

第四节

平面曲线的弧长

9

一、平面曲线弧长的概念

二、直角坐标情形

三、参数方程情形

四、极坐标情形

第五节

功 水压力和引力

一、变力沿直线所作的功

二、水压力

三、引力

第六节

平均值

一、 函数的平均值

二、均方根

第七章

空间解析几何与向量代数

【教学目的】

1. 理解空间直角坐标系和空间点的直角坐标； 理解向量概念， 掌握向量的线性运算、 点积、叉积、混合积运算及两个向量垂直、平行的条件；理解向量的坐标表达式，掌握用坐标

表达式对向量作运算。

2. 掌握平面及其方程和空间直线及其方程的求法；掌握平面方程的三种形式；点法式、一般式、截距式的相互转化方法，并能熟练地由平面方程写出平面的法线向量；掌握直线方程的三种形式：对称式、一般式、参数式的相互转化方法，并能熟练地由直线方程写出直线的方向向量。

3. 理解曲面方程概念； 了解曲面及方程、 空间曲线及方程； 掌握旋转曲面 （以坐标轴为轴） 、

柱面（母线平行坐标轴）方程；掌握常用二次

曲面的方程及其图形。

【重点难点】

重点：向量的数量积与向量积、平面及其方程、空间直线及其方程。

难点：平面和直线方程的建立，由平面、二次曲面围成的空间图形。

第一节

空间直角坐标系

一、空间点的直角坐标

二、空间两点间的距离

第二节

向量及其加减法 向量与数的乘法

一、向量概念

二、向量的加减法

三、向量与数的乘法

第三节

向量的坐标

10

一、向量在轴上的投影

二、向量在坐标轴上的分向量与向量的坐标

三、向量的模与方向余弦的坐标表示式

第四节

数量积 向量积 混合积

一、两向量的数量积

二、两向量的向量积

三、向量的混合积

第五节

曲面及其方程

一、曲面方程的概念

二、旋转曲面

三、柱面

第六节

空间曲线及其方程

一、空间曲线的一般方程

二、空间曲线的参数方程

三、空间曲线在坐标面上的投影

第七节

平面及其方程

一、平面的点法式方程

二、平面的一般方程

三、两平面的夹角

第八节

空间直线及其方程

一、空间直线的一般方程

二、空间直线的对称式方程与参数方程

三、两直线的夹角

四、直线与平面的夹角

五、杂例

第九节

二次曲面

一、椭球面

二、抛物面

三、双曲面

第八章

多元函数微分方法及其应用

【教学目的】

1. 理解多元函数概念；了解二元函数的极限、连续概念；了解有界闭域上连续函数性质。 2. 理解偏导数、全微分概念；熟练掌握偏导数、全微分计算；了解全微分存在的充分条件

11

和必要条件以及全微分在近似计算中的应用。

3. 掌握多元复合函数的微分法（包括隐函数以及高阶偏导数情况）

。

4. 理解方向导数及梯度概念，掌握其计算法。

5. 了解偏导几何应用（曲线的切线及法平面、曲面的切平面及法线），会求曲线的切线及法平面

和曲面的切平面及法线方程。

6. 理解多元函数极值概念；掌握多元函数极值存在的必要条件；了解二元函数极值存在的 充分条件；会求二元函数的极值， （一般函数的无条件极值，用拉格朗日乘数法求条件极值）；会求简单多元函数的最大值、最小值，会解决简单的有关应用问题。

【重点难点】

重点：多元函数的概念、导数与全微分的概念、多元复合函数的求导法则；难点：多元函数的极值问题、方向导数与梯度。

第一节 多元函数的基本概念

一、区域

二、多元函数概念

三、多元函数的极限

四、多元函数的连续性

第二节

偏导数

一、偏导数的定义及其计算法

二、高阶偏导数

第三节

全微分及其应用

一、全微分的定义

二、全微分在近似计算中的应用

第四节

多元复合函数的求导法则

一、多元复合函数的求导法则

二、举例

第五节

隐函数的求导公式

一、一个方程的情形

二、方程组的情形

第六节 微分法在几何上的应用

一、空间曲线的切线与法平面

二、曲面的切平面与法线

第七节

方向导数与梯度

一、方向导数

二、梯度

12

第八节 多元函数的极值及其求法

一、多元函数的极值及最大值最小值

二、条件极值拉格朗日乘数法

第九节 二元函数的秦勒公式

一、二元函数的泰勒公式

二、极值充分条件的证明

第十节 最小二乘法

一、最小二乘法

二、举例

第九章

重积分

1. 理解二、三重积分概念，了解重积分性质。

2. 掌握二重积分计算方法（直角坐标下，极坐标下） ；会计算三重积分（直角坐标下，柱，球面坐标下）。

3. 会用重积分表达一些几何量（面积、体积、曲面面积等）与物理量（质量、重心、引力等）。

重点：黎曼积分的概念、二重、三重积分、第一型线面积分的计算。

难点：重积分化为累次积分的定限。

第一节

二重积分的概念与性质

一、二重积分的概念

二、二重积分的性质

第二节

二重积分的计算法

一、利用直角坐标计算二重积分

二、利用极坐标计算二重积分

三、二重积分的换元法

第三节

二重积分的应用

一、曲面的面积

二、平面薄片的重心

三、平面薄片的转动惯量

四、平面薄片对质点的引力

第四节 三重积分的概念及其计算法

一、三重积分的概念

13

【教学目的】

【重点难点】

二、三重积分的计算方法

第五节 利用柱面坐标和球面坐标计算三重积分一、

利用柱面坐标计算三重积分

二、利用球面坐标计算三重积分

第六节 含参变量的积分

一、含参变量的积分

二、应用举例

第十章

曲线积分与曲面积分

【教学目的】

1. 理解两类曲线积分概念；了解两类曲线积分性质及它们的关系；掌握两类曲线积分的计算。

2. 掌握格林公式，会利用格林公式及与路径无关的条件计算某些对坐标的曲面积分；会计算二元函数的全微分求积。

3. 了解两类曲面积分概念和性质；掌握两类曲面积计算。

4. 理解高斯公式；了解斯托克斯公式；会利用高斯公式计算某些对坐标的曲面积分。

5. 了解通量、散度、环流量、旋度概念，并会计算。

6. 了解曲线、曲面积分的某些几何、物理应用：能用曲线积分与曲面积分表达一些几何量与物理量。

【重点难点】

重点：第二型曲线积分的概念与计算、格林公式、平面曲线积分与路径无关的条件；难点：第二型曲面积分的概念与计算、高斯公式、散度与旋度。

第一节

对弧长的曲线积分

一、对弧长的曲线积分的概念与性质

二、对弧长的曲线积分的计算法

第二节

对坐标的曲线积分

一、对坐标的曲线积分的概念与性质

二、对坐标的曲线积分的计算法

三、两类曲线积分之间的联系

第三节

格林公式及其应用

一、格林公式

二、平面上曲线积分与路径无关的条件

三、二元函数的全微分求积

第四节

对面积的曲面积分

14

一、对面积的曲面积分的概念与性质

二、对面积的曲面积分的计算法

第五节

对坐标的曲面积分

一、对坐标的曲面积分的概念与性质

二、对坐标的曲面积分的计算法

三、两类曲面积分之间的联系

第六节 高斯公式通量与散度

一、高斯公式

二、沿任意闭曲面的曲面积分为零的条件

三、通量与散度

第七节 斯托克斯公式环流量与旋度

一、斯托克斯公式

二、空间曲线积分与路径无关的条件

三、环流量与旋度

四、向量微分算子

第十一章

无穷级数

【教学目的】

1. 理解级数收敛、发散概念；理解级数收敛必要条件和级数的基本性质；掌握几何级数、调和级数、 P 级数收敛性。

2. 掌握正项级数的比较判敛法、比值判敛法、根值判敛法；会用交错级数的来不尼兹定理判断交错级数敛散性。

3. 了解级数的绝对收敛与条件收敛概念以及绝对收敛与收敛的关系。

4. 了解函数项级数的收敛域及和函数概念；掌握幂级数的收敛半径及收敛区间的求法；了解幂级数在其收敛区间上的性质；会求一些简单幂级数的和函数。

5. 了解将函数展开为泰勒级数的充要条件；掌握

e 、 sinx、 cosx、 ln(1+x) 、 (1+x)m 的麦克

劳林展式并会利用其对某些函数作用间接泰勒展开；了解幂级数在近似计算中的简单应 用。

6. 了解函数展开为付立叶级数的狄氏收敛定理；会将函数展开成付立叶级数，会对一些函数作正弦展开和余弦展开。

【重点难点】

重点：无穷级数收敛与发散的概念、正项级数的比值审敛法；

难点：幂级数的收敛区间，泰勒级数，函数展开为幂级数、函数在

[- ,

] 上展开为傅立叶级

数。

15

第一节

常数项级数的概念和性质

一、常数项级数的概念

二、收敛级数的基本性质

三、柯西审敛原理

第二节 常数项级数的收敛法

一、正项级数及其审敛法

二、交错级数及其审敛法

三、绝对收敛与条件收敛

第三节 幂级数

一、函数项级数的概念

二、幂级数及其收敛性

三、幂级数的运算

第四节 函数展开成幂级数

一、泰勒级数

二、函数展开成幂级数

第五节

函数的幂级数展开式的应用

一、近似计算

二、欧拉公式

第六节 函数项级数的一致收敛性及一致收敛级数的基本性质一、

函数项级数的一致收敛性

二、一致收敛级数的基本性质

第七节

傅里叶级数

一、三角级数三角函数系的正交性

二、函数展开成傅里叶级数

第八节 正弦级数和余弦级数

一、奇函数和偶函数的傅里叶级数

二、函数展开成正弦级数或余弦级数

第九节 周期为 2l 的周期函数的傅里叶级数一、

周期为 2l 的周期函数的傅里叶级数公式二、举例

第十节

傅里叶级数的复数形式

一、傅里叶级数的复数形式

二、举例

16

第十二章

微分方程

【教学目的】

1. 了解微分方程、通解、初始条件和特解等基本概念；会识别微分方程的类型。

2. 掌握可分离变量方程、 齐次方程、 一阶线性方程的求解法； 会用变量代换解伯努利方程；会解简单的全微分方程。

3. 了解几种特殊的高阶方程的解法；理解二阶线性微分方程解的结构定理；掌握二阶常系数线性齐次方程的求解；会解自由项为特殊的两种情况下的二阶常系数线性非齐次微分方程。

4. 了解微分方程的幂级数解法；了解用微分方程解一些简单的几何、物理问题。

【重点难点】

重点：微分方程的一般概念、一阶可分离变量微分方程、一阶线性微分方程、二阶常系数

线性微分方程、微分方程的建立与初始条件的列出；

难点：函数的线性相关与线性无关的概念、二阶常系数非齐次线性微分方程的特解的求法。

第一节 微分方程的基本概念

一、微分方程的基本概念

二、微分方程的解

第二节 可分离变量的微分方程一、

可分离变量的微分方程定义

二、可分离变量的微分方程解法

第三节

齐次方程

一、齐次方程

二、可化为齐次的方程

第四节

一阶线性微分方程

一、线性方程

二、伯努利方程

第五节 全微分方程

一、全微分方程的形式

二、全微分方程的解

第六节

欧拉 — 柯西近似法

一、欧拉 — 柯西近似法

二、举例

第七节 可降阶的高阶微分方程

一、 y(n)=f(x) 型的微分方程

二、 y=f(x,y) 型的微分方程

17

三、 y=f(y,y) 型的微分方程

第八节

高阶线性微分方程

一、二阶线性微分方程举例二、线性微分方程的解的结构三、常数变易法

第九节

二阶常系数齐次线性微分方程

一、二阶常系数齐次线性微分方程

二、解法举例

λx

第十节

二阶常系数非齐次线性微分方程

一、 f(x)=e Pm(x) 型

λx

二、 f(x)= e [P l (x)cosx+P n(x)sin

ω型x]

第十一节

一、欧拉方程

欧拉方程

二、举例

第十二节 微分方程的幂级数解法

一、微分方程的幂级数解法

二、举例

第十三节

常系数线性微分方程组解法举例

一、常系数线性微分方程组

二、解法举例

18

课程名称 :线性代数

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业基础课程 1 51

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844020 3 否

拟使用教材：

四川大学高等数学教研室， 《高等数学》 （第二册， 第四版，物理类专业用） ，北京：高等教育出

版社， 2012 年。 国内 ( 外)现有教材：

同济大学数学教研室编， 《线性代数》 (第四版 )，北京：高等教育出版社， 学习参考资料

2002 年 4月

杨荫华，《线性代数》 ，北京大学出版社， 2004， 5 月

二、课程描述 （300 字以内）

《线性代数》为理工科各专业之必修课程，属于工程数学类基础理论课。由于线性问题广泛

存在于技术科学的各个领域，某些非线性问题在一定条件下可以转化为线性问题。特别是在计算

机日益普及的今天，解大型线性方程组，求矩阵的特征向量等已经成为工程技术人员经常遇到的

课题，因此该课程所介绍的方法广泛地应用于这些领域的各个学科，这就要求理工科学生必须具

备有线性代数基本理论知识，并熟练地掌握它的方法。

三、课程目标

通过线性代数的整个教学过程，逐渐培养学生的抽象概括能力、逻辑推理能力、空间想象能

力、自学能力以及创新能力。在传授知识的同时，要着眼于提高学生的数学素质，培养学生用数

学的方法去解决实际问题的意识、兴趣和能力，培养我国社会主义现代化建设所需的高层次、综

合性、复合型工程技术人才作准备。

四、教学要求

1) 理解线性代数的基本知识和基本概念；

2) 掌握线性代数的基本知识和必要的基本运算技能；

19

2) 掌握运用数学方法分析问题和解决问题的基本方法和技巧，从而为学生学习后续课程及进

一步提高打下必要的数学基础。

3) 线性代数是以讨论有限维空间线性理论为主，培养学生的抽象思维和逻辑思维能力； 4) 由于学时有限，要求学生重点掌握在应用科学中广泛使用的矩阵方法，线性方程组，二次

型等理论及其有关的基本知识；

5) 熟练掌握用矩阵方法求解线性方程组及化简二次型的方法与技巧。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：平时成绩占

25%，期中考试

成绩占 15%；期末考试成绩占 60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，

测评学生的应用、评价等能力； “考试 ”主要考查线性代数的基本概念、基本理论和基

本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力。

六、课程内容

章

目

教学内容

教

学

教学方式

课后作业

时 数

行列式 矩阵

线性方程组 线性空间 线性变换 欧几里德空间 n 元实二次型 * 合

计

8 10 9 6 8 6 4 51

或 手 段 讲授

讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 )

思 考 题

√ √ √ √ √ √ √

练 习 题

一 二 三 四 五 六 七

√ √ √ √ √

第一章

【教学目的】

行列式

通过本章教学，使学生明确本门课程的性质、基本内容和学习意义；了解线性代数的概貌、

应用和发展趋势；了解本门课程的教学要求和学习方法；了解

n 阶行列式的定义；掌握行列式的

性质及行列式的计算；了解克莱姆法则。

【重点难点】

重点： n 阶行列式的定义

难点：行列式的基本计算方法。

第一节

n 阶行列式的定义

20

一、二、三阶行列式的定义

二、 n 阶行列式的定义

第二节

行列式的主要性质

一、行列式的主要性质

二、实例分析

第三节 行列式按行 (列)展开

一、按一行 (列 )展开行列式

二、拉普拉斯定理

【思考题】

1、三阶行列式的展开的常用规则是什么，四阶以上是否仍然有效？

2、如何求一个排列的逆序总数？

3、一个 N 阶行列式包含多少个

N-1 阶子行列式？

第二章 矩阵

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解矩阵概念 (包括单位阵、对角阵、对称阵、数量阵、共轭阵等 )；熟练掌握矩阵的线性运算，乘法运算，转置运算；理解逆矩阵的概念及其存在的充要条件；掌握二阶与三阶矩阵求逆矩阵的方法 —— 伴随矩阵法；掌握分块矩阵的运算。

【重点难点】

重点：矩阵的运算，逆矩阵、矩阵的初等变换、矩阵的秩；

难点：逆矩阵、矩阵的秩

第一节 矩阵的概念

一、矩阵的基本概念

第二节

矩阵的代数运算

一、矩阵的加法与数乘

二、矩阵的乘法

第三节

逆矩阵与矩阵的初等变换

一、逆矩阵

二、矩阵的初等变换

转置矩阵与一些重要的方阵

一、转置矩阵

二、几个重要的方阵

第五节 分块矩阵

一、基本概念

21

二、一般规则

三、示例分析

【思考题】

1、矩阵与行列式之间有什么相似和不同之处？

2、引入矩阵的目的是什么？

3、逆矩阵有几种求解方法？

4、矩阵和行列式的运算规则有那些差异？

第三章

线性方程组

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解并掌握解矩阵初等变换的概念；理解初等矩阵的概念及矩阵初

等变换与初等矩阵的关系；熟练掌握逆阵的求法 —— 初等变换法；熟悉矩阵的秩与性质，并熟练掌握矩阵的秩的求法 —— 初等变换法；理解线性方程组解的判别定理；理解通解的概念，掌握通解的求法 —— 初等变换法。

【重点难点】

重点：线性方程解的理论与求解方法

难点：逆矩阵和秩的求法。

第一节 向量组与矩阵的秩

一、向量组的秩

二、矩阵的秩

第二节

线性方程组的解法

一、非齐次线性方程组的解法 二、齐次线性方程组的解法

第三节

线性方程组解的结构

一、齐次线性方程组的基础解系

二、非齐次线性方程组解的结构

【思考题】

1、如何求取矩阵的秩？

2、线性方程组有解的条件是什么？

3、齐次线性方程组是否一定有解？

4、两种方程组解的结构有何区别与联系？

5、构成基础解系的解向量的个数与系数矩阵的秩有何联系？

线性空间

22

第二节

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解

n 维向量的概念，掌握向量的线性运算；理解向量组的线性相关，

线性无关的定义及有关的重要结论；理解向量组的最大无关组与向量组的秩，理解矩阵的秩与向

量组的秩之间的关系，并掌握用初等变换求向量组的秩；理解基础解系的概念，熟练掌握线性方

程组通解的求法 —— 初等变换法；了解 n 维向量空间及子空间，基底，维数，坐标等概念。

【重点难点】

重点：向量空间的概念、向量组的秩、基础解系的求法

难点：向量组的相关性

线性空间的概念

一、线性空间的定义与例子

二、子空间

第二节

n 维线性空间

一、 n 维线性空间的定义

二、基底变换与坐标变换

【思考题】

1、何谓线性空间？构成线性空间的广义向量一般有哪些？

2、基底的维数与空间的维数有何关联？

3、构成线性空间的基底的向量之间有何关系？

第五章

线性变换

【教学目的】

通过本章的学习，使学生理解线性变换的定义；了解

n 维线性空间 V 中线性变换的矩阵，线性变换在一个基底下的矩阵；了解线性变换在不同基底下矩阵之间的关系；掌握矩阵的对角化，

矩阵的特征根与特征向量，矩阵的对角化的方法

【重点难点】

重点：线性变换的求法，基底的概念；

难点：矩阵对角化方法，掌握矩阵的对角化。

第一节

线性变换的定义

n 维线性空间 V 中线性变换的矩阵

一、线性变换在一个基底下的矩阵

二、线性变换在不同基底下矩阵之间的关系

第三节

矩阵的对角化

一、矩阵的特征根与特征向量

二、矩阵的对角化

23

【思考题】

1、同一个线性变换在同一基底下的矩阵表示是否唯一？

2、同一个线性变换在不同基底下的矩阵表示是否相同？

3、矩阵能对角化的充要条件是什么？

第六章 欧几里德空间

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解欧几里德空间的基本概念；掌握向量的标准内积的概念和计算规则；熟练掌握标准正交基底的求解方法；理解正交变换的相关知识。【重点难点】

重点：空间概念，正交变换。

难点：正交基底的求解

第一节

欧几里德空间

一、向量的标准内积

二、标准正交基底

第二节

正交变换

一、正交变换

二、示例分析

【思考题】

1、构成标准正交基底的向量之间有什么关系？

2、如何对一般的基底进行正交化和标准化？

n 元实二次型

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解

n 元实二次型及其标准形；理解 n 元实二次型的定义， n 元实二

理解正交矩阵的概念及其性质；

次型的标准形； 了解正定二次型， 用正交变换化二次型为标准形；

熟悉正交向量与正交向量组的概念及其性质，掌握向量组的正交规范化的方法；了解二次型及其 矩阵表示，会用配方法、正交变换法、初等变换法化二次型为标准型；了解惯性定律，二次型的

秩，二次型的正定性及其判别法。

【重点难点】

重点： n 元实二次型，二次型的转化方法

难点：如何判别正定性

第一节

n 元实二次型

一、 n 元实二次型的定义

二、 n 元实二次型的标准形

24

第二节 正定二次型

一、基本形式

二、示例分析

第三节

用正交变换化二次型为标准形

一、正交变换

二、示例分析

【思考题】

1、 n 元实二次型的标准形是什么？

2、化二次型的方法有哪些？

25

课程名称 :数学物理方法

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

拟使用教材：

光电信息科学与工程 专业基础课程 3 51

开课单位： 课程代码 : 学分：

物理与电子信息学院 0844090 3 否

核心课程 :

四川大学高等数学教研室， 《高等数学》（第四册，第三版，物理类专业用） 社， 2010 年。 国内 ( 外)现有教材：

，北京：高等教育出版

梁昆淼，《数学物理方法》 第三版，高等教育出版社出版， 学习参考资料

1998 年。

姚端正，梁家宝， 《数学物理方法》第二版，武汉大学出版社 吴崇试，《数学物理方法》第二版，北京大学出版社，

,1997 年。

2004 年。

二、课程描述 （300 字以内）

本课程为高等师范院校物理专业的一门重要专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握复

变函数、数学物理方程和特殊函数的基本理论、建模方法和计算方法，并能将数学结果联系物理

实际，加深对物理理论的理解，为学习电动力学和量子力学等后继课程打下良好的基础。

三、课程目标

通过数学物理方法的整个教学过程，逐渐培养学生的抽象概括能力、逻辑推理能力、空间想

象能力、自学能力以及创新能力。在传授知识的同时，要着眼于提高学生的数学素质，培养学生

用数学的方法去解决实际问题的意识、

兴趣和能力， 培养我国社会主义现代化建设所需的高层次、

综合性、复合型工程技术人才作准备。

四、教学要求

（ 1）掌握复变函数论的基本理论、微分和积分的方法、了解残数及其在围道积分中的应用。

（ 2）掌握弦振动方程、热传导方程的建模过程。

26

（ 3）初步学会确定边界条件和初始条件。

（ 4）熟练掌握分离变量法、掌握达朗贝尔法和傅立叶变换法。

（ 5）初步掌握特殊函数的导出和应用。

(6）坚持课后练习是教好、学好本门课程的关键。在整个教学过程中，将根据正常教学进度布置

一定量的课后习题，要求学生按时完成。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标， 本门课程考核方式及要求为：

平时成绩占 20%，期中考试成绩占 20%；

期末考试成绩占

60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用和评价

等能力； “考试 ”主要考查数学物理方法的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判

断、分析、综合等能力。

六、课程内容

章

目

教学内容 复数 解析函数 分 数表示

残数及其应用 付氏解 氏解

教 学 教学方式 或 手 段 讲授 讲授 讲授

课后作业

时 数

3 5 5

思 考 题

练 习 题

√

一 二 三 四

√

√ √ √

哥西定理 哥西积 解析函数的幂级

5

讲授 讲授 讲授

五 六 七

3 5

√

√ √

一维波动方程的 热传导方程的付

4

讲授

√

√

拉普拉斯方程的

八

圆的狄里克雷问 题的付氏解

九

贝尔解

拉普拉斯方程 （续） 付里叶变换 勒让德多项式 函数 合

计

4

讲授

√

√

波动方程的达朗

4

讲授 讲授

√

十 十一 十二

4

√

√ √

√

4 5

讲授 讲授

球

√

51

27

第一章 复数与复变函数

【教学目的】

通过本章教学，使学生明确复数的定义和复数的表示方法，掌握复变函数的基本概念，了解

复球面和无穷远点。

【重点难点】

复数的模与幅角、方根，单连通与复连通区域，多值函数。

第一节 复数

一、复数域

二、复平面

三、复数的模与复角

四、复数的乘幂与方根

第二节 复变函数的基本概念

一、区域与约当曲线

二、复变函数的概念

三、复变函数极限

第三节

复球面

一、复球面

二、闭平面上的几个概念

【思考题】

1、复数有几种表示方法？

2、复数的基本运算规则有哪些？

3、举例说明多值函数。

第二章 解析函数

【教学目的】

通过本章教学， 使学生掌握解析函数的概念及哥西

-黎曼条件， 以及解析函数和调和函数之间

的关系和几种初等解析函数计算。

【重点难点】

复变函数可微的充分必要条件，共轭调和函数的几何意义，支点支割线，多值函数等。

第一节

解析函数的概念及哥西 -黎曼条件

一、导数的定义

二、哥西 -黎曼条件

三、解析函数的定义

第二节 解析函数和调和函数之间的关系一、

共轭调和函数的求法

28

二、共轭调和函数的几何意义

第三节

初等解析函数

一、初等单值函数

二、初等多值函数

【思考题】

1、如何判断函数在某点不解析？

2、共轭调和函数的几何意义是什么？

3、如何求出多值函数的支点？

第三章 哥西定理和哥西积分

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握复变积分的概念及其简单性质，哥西积分定理公式及其推广，平

面场中的应用。

【重点难点】

哥西积分定理、公式及其推广，平面场，复位势。

第一节 复变积分的概念及其简单性质一、

复变积分的定义及其计算方法二、复变积分的简单性质

第二节

哥西积分定理及其推广

一、哥西积分定理

二、不定积分

三、哥西积分定理推广到复围线情形

第三节

哥西积分公式及其推广

一、哥西积分公式

二、解析函数的无限次可微性

三、模的最大值定理

哥西不等式 刘维尔定理 摩勒纳定理

第四节 解析函数在平面场中的应用

一、什么叫平面场

二、复位势

三、举例

【思考题】

1、试证明哥西积分定理和哥西积分公式

2、试简述复位势、力函数和势函数之间的关系

第四章

【教学目的】

解析函数的幂级数表示

通过本章教学， 使学生了解函数项级数的基本性质，

掌握罗朗级数和泰勒级数的展开与收敛，

29

孤立奇点的三种类型。

【重点难点】

函数项级数的受敛，在不同区域解析函数罗朗级数展开式的求法。

第一节

函数项级数的基本性质

一、数项级数

二、一致收敛的函数项级数

第二节 幂级数与解析函数

一、幂级数敛散性

二、解析函数的幂级数表示

第三节 罗朗级数

一、双边幂级数的收敛圆环

二、解析函数的罗朗展式

三、罗朗展式举例

第四节

单值函数的孤立奇点

一、孤立奇点的三种类型

二、可去奇点

三、极点

四、本性奇点

五、解析函数在无穷远点的性质

【思考题】

1、试简述可去奇点、 m 阶极点和本性奇点的性质

第五章 残数及其应用

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解残数的定义和掌握残数的计算，以及利用残数计算实积分。

【重点难点】

残数的求法，利用参数计算实积分时辅助曲线的选取。

第一节

残数的定义和残数定理

一、残数的定义和残数定理

二、残数的求法

三、无穷远点的残数

第二节

2

利用残数计算实积分

一、 0

R(cos ,sin ) d f ( x)dx 的计算

的计算

二、

三、其它例子

30

【思考题】

1、利用参数计算实积分时如何选取辅助曲线？

第七章

【教学目的】

一维波动方程的付氏解

通过本章教学，使学生了解一维波动方程

—— 弦振动方程的建立，掌握齐次方程混合问题的

傅立叶解法，理解特征值和特征函数的概念。

【重点难点】

分离变量法，非齐次方程和边界条件的处理，特征值和特征函数。

第一节 一维波动方程 — 弦振动方程的建立

一、弦振动方程的建立

二、定解条件的提出

第二节

齐次方程混合问题的傅立叶解法

一、利用分离变量法求解齐次方程的混合问题 二、付氏解的物理意义

第四节

强迫振动 非齐次方程的求解

【思考题】

1、分离变量法的基本思想是什么？

2、什么情况下可以应用分离变量法？

3、如何理解特征函数？

第八章

【教学目的】

热传导方程的付氏解

通过本章教学，使学生了解热传导方程和扩散方程过程，掌握初值问题及混合问题的付氏解以及一端有界的热传导问题的求解与解的物理意义。【重点难点】

一端有界的热传导问题的求解，非齐次边界条件的齐次化。

第一节

热传导方程和扩散方程的建立

一、热传导方程的建立

二、扩散方程的建立

三、定解条件

第二节 混合问题的付氏解法

第三节 初值问题的付氏解法

一、付氏积分

二、利用付氏积分解热传导方程的初值问题

三、付氏解的物理意义

第四节

一端有界的热传导问题

31

一、定解问题的解

二、例题

三、杜赫美原则

【思考题】

1、热传导方程（无热源和有热源两种情形）是如何建立的？

2、如何求解有界（无界）杆的热传导问题？

第九章

【教学目的】

拉普拉斯方程的圆的狄里克雷问题的付氏解

通过本章教学，使学生了解圆的狄里克雷问题的求解，掌握

函数的性质。

【重点难点】

圆的狄里克雷问题，

函数的性质，定解问题的付氏解。

第一节

圆的狄里克雷问题

一、定解问题的提法

二、定解问题的付氏解法

第二节

函数

一、 函数的引入

二、 函数的性质

三、高维空间中的

函数性质

【思考题】

1、如何理解狄拉克函数的定义和物理意义？

第十章

【教学目的】

波动方程的达朗贝尔解

通过本章教学，使学生掌握弦振动方程初值问题达朗贝尔解法和高维波动方程求解，了解非

齐次波动方程以及推迟势的物理意义。

【重点难点】

达朗贝尔公式及物理意义，高维波动方程的降维。

第一节 弦振动方程初值问题达朗贝尔解法

一、达朗贝尔解的提出

二、达朗贝尔解的物理意义

三、依赖区间、决定区域、影响区域

四、例题

第二节 高维波动方程

一、三维波动方程的初值问题

二、降维法

三、解的物理意义

32

第三节

非齐次波动方程 推迟势

一、非齐次波动方程的初值问题

二、非线性方程

【思考题】

1、如何用达朗贝尔公式求解弦振动方程的初值问题？

2、如何理解依赖区间、决定区域、影响区域的物理涵义？

第十一章

【教学目的】

数学物理方程的解的积分公式

通过本章教学，使学生掌握格林公式、调和函数的基本性质，格林函数的构造以及它的物理意义。

【重点难点】

格林函数的定义、物理意义以及构造各类定解问题的格林函数基本方法。

第一节

一、球对称解 二、格林公式

格林公式 调和函数的基本性质

调和函数的基本性质

第二节 拉普拉斯方程的球的狄里克雷问题

一、边值问题的提法

二、球的狄里克雷问题

三、狄里克雷外问题

第三节

格林函数

一、格林函数的定义

二、格林函数的对称性

第四节

泊松方程

一、泊松方程的导出

二、泊松方程的狄里克雷问题

【思考题】

1、如何理解格林函数的定义和物理意义？

2、格林函数的构造方法有那些？

第十三章

【教学目的】

傅里叶变换

通过本章教学，使学生了解付里叶变换的定义及其基本性质以及基本解的概念，掌握用付里

叶变换解具体的数学物理方程的方法。

【重点难点】

用付里叶变换解数理方程以及基本解的概念。

第一节 付里叶变换的定义及其基本性质

33

一、付里叶变换的定义

二、付里叶变换的基本性质

三、 N 维付里叶变换

四、 函数的付里叶变换

第二节 用付里叶变换解具体的数学物理方程例子

第三节

基本解

一、基本解的物理意义

二、基本解的定义

三、非定常型非齐次方程的基本解

【思考题】

1、如何由傅立叶变换求解数学物理方程？有什么好处？

2、如何理解基本解的物理意义？

第十五章

【教学目的】

勒让德多项式

球函数

通过本章教学， 使学生了解勒让德微分方程的建立， 掌握勒让德多项式的母函数及其递推式。【重点难点】

勒让德微分方程的导出，勒让德多项式的展开和递推。

第一节 勒让德微分方程及勒让德多项式一、

勒让德微分方程的导出

二、幂级数解和勒让德多项式的定义

三、勒让德多项式的微分表达式

四、勒让德多项式的施列夫利积分表达式

第二节 勒让德多项式的母函数及其递推式一、

勒让德多项式的母函数

二、勒让德多项式的递推式

第三节 按勒让德多项式展开

一、勒让德多项式的正交性

二、勒让德多项式的归一性

三、展开定理的叙述

第四节 连带勒让德多项式

一、连带勒让德多项式的定义

二、连带勒让德多项式的正交性和归一性

【思考题】

1、接地导体球内放一点电荷，球内各点的静电势如何分布？

【课程考试】

34

本课程考试采取 “闭卷 ”(占 100%) 的方式进行。 “闭卷 ”主要考查数学物理方法的基本概念、

基本理论和解题方法、解的物理意义，测评学生的理解、判断、分析、解决实际数学物理问题

等能力。

35

课程名称 : C 语言程序设计

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业基础课程 2

开课单位： 课程代码 : 学分：

物理与电子信息学院 0844110 3 否

44（理论） +14（实验） 核心课程 :

拟使用教材：

谭浩强，《 C 程序设计教程》 ，清华大学出版社， 2007 年

物理与电子信息学院编写， 《 C 语言程序设计实验指导书》 。

国内 ( 外)现有教材：

[1] 谭浩强，《C 程序设计教程》 ，清华大学出版社， 2007 年

[2] 赵永哲，李雄飞，戴秀英编著， 《 C 语言程序设计》 ，科学出版社， 2003 年 [3] 夏宽理，赵子正编著， 《 C 语言程序设计》 ，中国铁道出版社， 2006 年

[4] 谭浩强编著，《 C 程序设计》，清华大学出版社， 1991 年

[5] 谭浩强，张基温，唐永炎， 《C 语言程序设计教程》 ，高等教育出版社， 1998 年（第二版）

[6] Gary J. Bronson,

A First Book of

ANSI C (Fourth Edition) , Publishing House of

Electronics Industry, 2006. [7] Al Kelley, Ira Pohl, Press, 2004.

A Book on C: Programming in C (Fourth Edition)

, China Machine

[8] Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, Press, 2006.

The C Programming Language

, China Machine

[9] Eric S. Roberts ， The Art and Science of C， China Machine Press， 2004.

二、课程描述 （300 字以内）

在计算机技术飞速发展和不断普及应用的今天，利用计算机解决实际问题成为各种专业人

才必不可少的基本技能。

C 语言是当今非常流行的一种结构化程序设计语言，它的功能丰富、表

达能力强、使用灵活、易于扩充、执行效率高、可直接访问和控制计算机硬件，适用于系统软件

和应用软件的开发。

C 语言还是目前计算机水平考试和等级考试的内容，因此也越来越受到各高校非计算机专业的关注。

36

三、课程目标

通过本课程的教学，要求学生能够掌握程序设计的基本知识和基本算法，以及结构化程序设计方

法，掌握编制和调试一个程序的完整过程（输入、编辑、编译、连接、运行及调试）

，能够用 C

语言开发简单的应用程序。

四、教学要求

通过本课程的教学，要求学生能够掌握程序设计的基本知识和基本算法，以及结构化程序设计方

法，掌握编制和调试一个程序的完整过程（输入、编辑、编译、连接、运行及调试）

，能够用 C

语言开发简单的应用程序。

五、考核方式及要求

本课程采取笔试 （闭卷，占 60％）、实验操作 （占 20％）、期中测试（占 10％）、平时成绩（占 10％）

来评定学生的成绩。

六、课程内容

第一章

C 语言概述

[ 教学目的 ]

通过本章教学， 使学生掌握程序设计语言的基本知识、

C 语言的运行环境以及上机运行方法。

[ 重点难点 ]

程序设计语言； C程序的运行。

[ 教学内容 ]

第一节

计算机与程序、程序设计语言 C 语言出现的历史背景 C 语言的特点 简单的 C 语言程序

运行 C 程序的步骤与方法

二、上机运行 C 程序的方法

第二节

第三节

第四节

第五节

一、运行 C 程序的步骤

[思考题]

1. 什么是高级语言？什么是低级语言？

37

2. 什么是面向过程的 3. 已经编好一个用

程序设计语言？什么是面向对象的程序设计语言？

C 语言编写的源程序 （名为 file1.c ），要在计算机上运行， 应该经历哪些

步骤？

第二章

[ 教学目的 ]

数据类型、运算符与表达式

通过本章教学，使学生掌握

C 语言中的各种数据类型和常量与变量的概念，以及运算符和表

达式的使用。

[ 重点难点 ]

重点是整型、浮点型、字符型常数和变量的定义和使用，难点是各种运算符的掌握。

[ 教学内容 ]

第一节 C 语言的数据类型

第二节 常量与变量

一、常量 二、变量

第三节 整型数据

一、整型常量的表示形式

二、整型变量

第四节 浮点型数据

一、浮点型常量的表示形式

二、浮点型变量

第五节 字符型数据

一、

字符常量 二、字符变量 三、字符串常量

第六节 各类数值型数据间的混合运算

第七节 算术运算符和算术表达式

一、运算符和算术表达式简介 二、算术运算符和算术表达式第八节 逗号运算符和逗号表达式

[思考题]

1. 为什么 C 语言中每个数据都要属于一个特定的类型？

2. 不同类型数值混合运算的原则是什么？

3. 解释算术运算符的优先级。

第三章

顺序程序设计

[ 教学目的 ]

通过本章教学，使学生了解程序的基本结构，掌握赋值语句的使用，并初步掌握数据的输入

38

和输出。

[ 重点难点 ]

赋值语句； putchar 函数和 getchar 函数； printf 函数和 scanf 函数。

[ 教学内容 ]

第一节 程序的三种基本结构

第二节 C 语句概述

第三节 赋值表达式和赋值语句

一、赋值表达式 二、赋值过程中的类型转换

三、赋值语句

第四节 数据输入输出的概念及在Ｃ语言中的实现

第五节 字符数据的输入输出

一、用 putchar 函数输出一个字符

二、用 getchar 函数输入一个字符

第六节 简单的格式输入与输出

一、用 printf 函数输出数据

二、用 scanf 函数输入数据

第四章

选择结构程序设计

[ 教学目的 ]

通过本章教学，使学生了解算法的基本概念，掌握关系运算符和关系表达式、逻辑运算符和

逻辑表达式的使用，掌握选择结构的实现方法。

[ 重点难点 ]

关系表达式；逻辑表达式；

if 语句； switch 语句。

[ 教学内容 ]

第一节 算法

一、算法的概念 二、算法的表示

第二节 条件判断

一、关系运算和关系表达式

二、逻辑运算符和逻辑表达式

第三节 用 if 语句实现选择结构

一、 if 语句的 3 种形式

二、 if 语句的嵌套 三、条件运算符和条件表达式

第四节 利用 switch 语句实现多分支选择结构

第五章

循环结构程序设计

[ 教学目的 ]

通过本章教学，使学生了解循环的概念，掌握

C 语言中各种循环的实现方法及其特点。

39

[ 重点难点 ]

while 语句； do while 语句； for 语句；循环的嵌套。

[ 教学内容 ]

第一节 循环的概念

第二节 用 while 语句和 do while 语句实现循环

一、 while 语句 二、 do while 语句 三、 while 和 do while 的比较第三节 用 for 语句实现循环

第四节 循环的嵌套

第五节 break 语句和 continue 语句

第六章

数组

[ 教学目的 ]

通过本章教学，使学生掌握数组的基本概念，熟练掌握一维数组的使用，初步掌握二维数组

和字符数组的应用。

[ 重点难点 ]

一维数组的使用；二维数组；字符数组；字符串。

[ 教学内容 ]

第一节 数组的概念

第二节 一维数组的定义和引用

一、定义一维数组 二、引用一维数组元素 三、一维数组的初始化第三节 二维数组的定义和引用

第四节 字符数组

一、定义字符数组 二、字符数组的初始化 三、引用字符数组的元素四、字符串和字符串结束标志 五、字符数组的输入输出 六、字符串处理函数

第七章

函数调用

[ 教学目的 ]

通过本章教学，使学生了解 C 语言函数的设计方法以及函数之间参数传递的规律，掌握函数的传值调用、函数的嵌套调用和函数的递归调用。 [ 重点难点 ]

重点是 C 的函数设计和调用，难点是函数参数的传递以及递归函数的设计。

[ 教学内容 ]

40

第一节 函数概述

第二节 函数定义的一般形式

一、定义函数 二、无参函数 三、有参函数

四、空函数

第三节 函数参数和函数的值

一、形式参数和实际参数

二、函数的返回值

第四节 函数的调用

一、函数调用的一般形式 二、函数调用的方式 三、对被调用函数的声明和函数原型第五节 函数的嵌套调用

第六节 函数的递归调用

第七节 数组作为函数参数

一、数组元素作函数实参

二、数组名作函数参数

第八章

指针

[ 教学目的 ]

通过本章教学，使学生掌握指针的基本用法，了解指针、数组和字符串三者之间的关系。

[ 重点难点 ]

指针与数组；指针与函数；指针与字符串。

[ 教学内容 ]

第一节 地址和指针的概念

第二节 变量的指针和指向变量的指针变量

一、指针变量的定义

二、指针变量的引用 三、指针变量作为函数参数

第三节 通过指针引用数组

一、数组元素的指针

二、指针的运算 三、通过指针引用数组元素 四、用数组名作函数参数

第四节 通过指针引用字符串

一、字符串的表示形式 二、字符指针作函数参数 三、字符指针变量和字符数组第五节 返回指针值的函数

第六节 指针数组简介

第九章

用户建立的数据类型

[ 教学目的 ]

通过本章教学， 使学生掌握结构体的概念及其使用，

并简要了解共用体类型数据的基本知识。

[ 重点难点 ]

41

结构体变量、结构体数组、结构体和函数以及结构体和指针。

[ 教学内容 ]

第一节 结构体类型和结构体变量

一、结构体类型 二、定义结构体类型变量

三、引用结构体变量 四、结构体变量的初始化

第二节 结构体数组

一、结构体数组的定义

二、结构体数组的初始化

第三节 结构体指针

一、指向结构体变量的指针变量

二、指向结构体数组的指针 三、结构体变量和指向结构体

的指针作函数参数

第四节 共用体类型

一、共用体的概念

二、共用体变量的引用

第十章

文件操作

[ 教学目的 ]

通过本章教学，使学生掌握文件的读写方法。

[ 重点难点 ]

重点是文件的顺序读写。

[ 教学内容 ]

第一节 C 文件的有关概念

一、文件的概念 二、文件名 三、文件的分类 四、文件缓冲区 五、文件指针 六、文件的位置指针

第二节 文件的打开与关闭

一、文件的打开 二、文件的关闭

第三节 文件的顺序读写

一、读写一个字符

二、读写一个字符串 三、格式化文件读写 四、读写一组数据

第四节 文件的随机读写

一、文件位置指针的定位

二、随机读写

《C语言程序设计》实验部分

一、实验的性质与任务

在计算机技术飞速发展和不断普及应用的今天，利用计算机解决实际问题成为各种专业人

42

才必不可少的基本技能。 C 语言是当今非常流行的一种结构化程序设计语言，它的功能丰富、表达能力强、使用灵活、易于扩充、执行效率高、可直接访问和控制计算机硬件，适用于系统软件和应用软件的开发。

C 语言还是目前计算机水平考试和等级考试的内容，

因此也越来越受到各高校非计算机专业

的关注。

本课程着重培养学生利用

C 语言进行简单程序的开发，学会用 C 语言解决一些实际问题并

能够在计算机上调试运行，掌握编制和调试 C 程序的完整过程（输入、编辑、编译、连接、运行及调试）。

二、实验目的与要求

通过本课程的系列实验，使学生学会在 Turbo C 集成环境下编辑和运行 C 程序，熟悉 C 语言的基本

概念，掌握选择型程序和循环型程序的设计方法，掌握程序的调试方法，掌握函数的定

义、声明及调用，掌握数组的定义和使用，掌握字符串的处理方法，掌握指针的概念及其应用，掌握结构体类型数据的定义和使用，掌握文件的读写方法。三、实验项目及内容提要

C 语言程序设计实验

实

必

选

验

开

开

证

验 类

型

序

学

实 验 名

称

时

基本

综

设 计

内容提要

号

操作

合

1

简单程序设计

熟悉 TurboC 环境，编制运

√ 行简单程序

运行选择型程序

2

√ √

√ √

2

选择型程序设计

2 √ √

√

循环程序设计和程序调 3

试初步

数组与字符串操作

2

√

√

√

√

运行循环型程序、 程序调试

4 2 √ √

√

√

学会使用数组和字符串

5 C 语言函数的设计 2 √ √

√ √ 学会编制函数及调用

6 指针及其应用 2 √ √

√ √ 学会应用指针

43

7 结构体和文件操作

进行较复杂的数据结构程

√√

序设计；学会操作数据文件

2√

√

四、实验报告的形式

每个实验结束后均要求撰写一份实验报告。实验报告包括对基本概念和基本原理的归纳总

结、程序验证的结果、自行设计的程序清单、运行过程的现象和结果分析等。

五、本课程考核方式、方法及实验成绩评定方法

44

课程名称 : 激光原理与技术

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业方向课程 4 68

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844190 4 是

拟使用教材：

周炳琨等，《激光原理》（第六版），北京：国防工业出版社，

2010,8.

蓝信钜等，《激光技术》（第三版），北京，科学出版社，

2009,9.

国内 ( 外)现有教材：

阎吉祥，《激光原理与技术》 ，北京，高等教育出版社，

2010 年 11 月

二、课程描述 （300 字以内）

《激光原理与技术》是为光信息科学与技术本科专业开设的核心必修专业方向课程。该课程

理论性、应用性、工程背景和实践性都很强，在光电子和光信息科学与技术领域占有重要地位。

本课程主要讲授激光产生和形成的基本原理以及控制和改善激光特性的典型激光技术。内容上涉

及激光特性描述、

开放式光腔及其激光模式分析、 光和物质共振相互作用、 谱线加宽与线型函数、

Q、锁模技术的

典型激光器的速率方程、激光的振荡特性、激光的放大特性、典型激光调制、调

原理和种类等。

三、课程目标

通过本课程的学习，通过本课程的学习，使学生掌握激光产生和形成的基本原理以及控制和

改善激光特性的典型激光技术，在培养学生的理论思维能力的同时，训练学生分析和解决实际问

题的能力。为学生将来成为光电方面的管理、开发和设计的人才打下必要的专业理论基础。

四、教学要求

通过本课程的学习，使学生掌握激光与激光技术中的基本概念、基本原理和分析方法；掌握

稳定式和非稳定式开放光腔与其输出激光模式的关系；掌握和理解工作物质加宽机制与激光振荡

模式及输出特性的关系；掌握改善可控制激光输出特性的典型激光技术如放大、选模、稳频、调

45

Q、锁模等的基本原理、方法和种类。使学生了解激光原理与技术在工农业生产、科研、国防、医

学等领域的广泛应用，初步树立激光器件设计的工程意识。提高学生分析、解决光电领域中诸如

管理与维护、开发与设计等问题的能力，培养学生思考问题的逻辑性、灵活性与广阔性，为学生

将来成为光电方面的管理、开发和设计的高级人才打下坚实的专业理论基础。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标， 本门课程考核方式及要求为：

平时成绩占 20%，期中考试成绩占 20%；

期末考试成绩占

60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用和评价

等能力； “考试 ”主要考查数学物理方法的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判

断、分析、综合等能力。

六、课程内容

第一章

激光的基本原理

【教学目的】

掌握光子简并度、 集居数反转的概念； 光和物质的三个共振相互过程的名称和特点；

激光的特性；

理解光相干性的描述方法、激光产生的基本思想。

【重点难点】

重点：光子简并度、集居数反转的概念

难点：光相干性的描述方法

第一节：相干性的光子描述

第二节：光的受激辐射基本概念

第三节：光的受激辐射放大

第四节：光的自激振荡

第五节：激光的特性

【思考题】

1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系是什么？

2、属于同一状态的光子或同一模式的光波是否相干？

3、若掺 Er 光纤激光器的中心波长为波长为

1.530 μ m，则产生该波长的两能级之间的能量间隔约

为多少个波数？

第二章 开放式光腔与高斯光束

【教学目的】

掌握光腔的损耗的种类和描述；横模、纵模的概念；对称共焦腔与一般稳定球面腔的等价关系及

模式特点； 高斯光束的基本性质和参数概念；

非稳腔基模的几何光学处理方法和几何自再现波型。

46

深刻理解：开放式光腔自再现模的形成与衍射积分理论；高斯光束的自再现变换与稳定球面腔的

关系；高斯光束的

q 参数变换、聚焦和准直。难点：稳定腔模式的衍射积分理论分析法。

【重点难点】

重点：模的概念， q 参数变换

难点：稳定腔模式的衍射积分理论分析法

第一节：光腔理论的一般问题

第二节：共轴球面腔的稳定性条件

第三节：开腔模式的物理概念和衍射理论分析方法

第四节：平行平面腔模的迭代解法

第五节：方形镜共焦腔的自再现模式

第六节：方形镜共焦腔的行波解

第七节：圆形镜共焦腔

第八节：一般稳定球面腔的模式特征

第九节：高斯光束的基本性质及特征参数

第十节：高斯光束

q 参数的变换规律

第十一节：高斯光束的聚焦和准直

第十二节：高斯光束的自再现变换与稳定球面腔

第十三：光束衍射倍率因子

第十四节：非稳腔的几何自再现波型

第十五节：非稳腔的几何放大率及自再现波型的能量损耗 【思考题】

1、谐振腔的物理思想是什么？

2、共焦腔的模式理论证明：每一个横模的单程衍射损耗单值地由腔的什么决定？

3、任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价，“等价”是指什么意思？

4、圆形镜对称共焦腔模式积分方程的精确解析解是什么函数？

第三章 电磁场和物质的共振相互作用

【教学目的】

重点掌握谱线均匀加宽和非均匀加宽的物理含义、种类以及相应的线型函数；单模情况下典型

激光器的速率方程组。理解：均匀加宽和非均匀加宽工作物质的增益系数及增益饱和特点。

【重点难点】

重点：谱线加宽的物理含义、种类以及相应的线型函数

难点：光学多普勒效应及多普勒加宽；增益饱和的实质、表现及数学处理；烧孔效应的形成过程。

第一节：光和物质相互作用的经典理论简介

第二节：谱线加宽和线型函数

47

第三节：典型激光器速率方程

第四节：均匀加宽工作物质的增益系数

第五节：非均匀加宽工作物质的增益系数

第六节：综合加宽工作物质的增益系数

【思考题】

1、碰撞加宽是均匀加宽？

2、氦氖激光器是不是四能级系统？

3、常温下的红宝石激光器是非均匀加宽为主的吗？

4、在经典模型中，原子中的电子做阻尼简谐振动，因而形成自然加宽，这个说法对吗？

第四章

激光振荡特性

【教学目的】

均匀加宽和非均匀加宽激光器的模式竞争特点；影响均匀加宽和非均匀加宽单模激光器的输出功

率和能量的因素。了解：弛豫振荡、频率牵引的概念；单模激光器线宽极限产生的原因。 【重点难点】

重点：激光器阈值、模式竞争、兰姆凹陷的基本概念

难点：各类加宽单模激光器的输出功率和能量的关系

第一节：激光器的振荡阈值

第二节：激光器的振荡模式

第三节：输出功率与能量

第四节：驰豫振荡

第五节：单模激光器的线宽极限

第六节：激光器的频率牵引

【思考题】

1、不同的横模具有不同的阈值吗？

2、腔的损耗越低，则光场的衰减时间越长，模式线宽也越宽，这种说法对吗？

3、由于增益饱和，均匀加宽激光器一定输出单纵模吗？

第五章 激光放大特性

【教学目的】

掌握几种特殊情况下脉冲激光放大器的输出能量和增益特点；理解均匀激励和纵向光激励的连续

激光放大器的增益特性；了大自发辐射的概念、用途以及对光放大器的危害

。

【重点难点】

48

重点：脉冲激光放大器的输出能量和增益特点

难点：激励的连续激光放大器的增益特性

第一节：激光放大器的分类

第二节：均匀激励连续激光放大器的增益特性

第三节：纵向光激励连续激光放大器的增益特性

第四节：脉冲激光放大器的增益特性

【思考题】

1、激光放大器有哪些种类？如何分类？

2、什么是小信号增益？它有哪些特性？

3、什么是大信号增益？它与哪些参量有关？

第六章

【教学目的】

激光调制与偏转技术

理解激光调制与偏转技术的概念；掌握电光、声光、磁光调制技术的特性；了解偏转技术的概念 。【重点难点】

重点：电光、声光、磁光调制技术

难点： 电光、声光、磁光调制的原理

第一节：激光调制的基本概念

第二节：电光调制

第三节：声光调制

第四节：磁光调制

【思考题】

1、 电光、声光、磁光调制的物理基础是什么？

2、 如何理解折射率椭球的概念？

第七章

调Q技术

【教学目的】

理解调 Q 技术的概念；掌握电光调

Q 技术的原理和具体过程；了解电光调 Q 应该考虑的具体因

素。

【重点难点】

重点：电光、声光调

Q 技术的原理和具体过程

难点：电光调 Q的速率方程 第一节：概述

第二节：调 Q 激光器的基本理论 第三节：电光调 Q

49

第四节：设计电光调

Q 激光器应考虑的问题

【思考题】

1、什么是半波电压？与那些因素有关？

2、调 Q脉冲的峰值功率与那些因素有关？

第八章

超短脉冲技术

【教学目的】

了解超短脉冲激光器的原理、特点、实现方法；掌握几种典型的锁模激光器的实现技术，理解相关原理。

【重点难点】

重点：锁模激光器技术与原理

难点：锁模的原理和如何实现的方法 第一节：概述 第二节：主动锁模 第三节：被动锁模

第四节：几种典型的锁模激光器 【思考题】

1、锁模通常有哪些方法？主动锁模激光器设计时候应该注意哪些事项？

2、染料激光器是如何实现被动锁模的？

第九章

模式选择技术

【教学目的】

了解模式概念和判别方法，掌握横模和纵模通常的选择基本思想、方法；

【重点难点】

重点：横模和纵模通常的选择基本思想、方法

难点：横模和纵模选择技术 第一节：概述

第二节：横模选择技术 第三节：纵模选择技术 第四节：模式测量方法 【思考题】

1、单频激光运转的必要手段是什么？

2、选择低阶横模的方法通常有哪些？

第十章

非线性光学技术

【教学目的】

50

了解光波在非线性介质中的传播特性；理解相位匹配概念，掌握光学倍频、混频、参量振荡的原

理和实现方法。

【重点难点】

重点：光学倍频、混频、参量振荡的原理和实现方法

难点：相位匹配条件和实现方法 第一节：概述

第二节：电磁波在非线性介质内的传播 第三节：光倍频及光混频技术 第四节：光参量振荡技术 第五节：非线性光学材料 【思考题】

1、什么是学倍频、混频、参量振荡？通常如何实现？

2、什么是单轴晶体？如何实现单轴晶体的相位匹配？

51

课程名称 : 光纤传感原理与应用

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业基础课程 5 51

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844210 3 是

拟使用教材：

王玉田等编著， 《光纤传感技术及应用》 ，北京航空航天大学出版社，

2009年 9月

国内 ( 外)现有教材：

1、黎敏，廖延彪， 《光纤传感器及其应用技术》 ，武汉大学出版社， 2008 年 8 月 2、赵勇，《光纤传感原理与应用技术》 ，清华大学出版社， 2007 年 8 月 3、廖延彪，《光纤传感技术与应用》 ，清华大学出版社， 2009 年 1 月

二、课程描述 （300 字以内）

本课程为高等师范院校光信息专业的一门重要专业方向课。通过本课程的学习，使学生掌握

光纤传感器中使用的光纤、光源、光探测器以及光纤传感器及其系统的原理、特点、应用。

三、课程目标

通过本课程的学习，使学生掌握本课程的有关基本理论和基本概念，光纤的损耗、色散特性，光

源与探测器工作原理，掺杂光纤的能级结构与光谱特性，光信号放大原理与应用，光纤激光器与

光纤放大器，光纤传感器的调制与检测原理。

四、教学要求

（ 1）掌握光纤的结构特性、损耗特性、色散特性，了解光纤的偏振与双折射及非线性特性，了解新型的光子晶体光纤的原理与特性。

（2）了解光纤传感器使用的各种光源，

掌握发光二极管及激光器的发光原理与特性。 掌握各种

探测器的工作原理与工作过程，理解接收器中的噪声。

（ 3）掌握掺杂光纤的结构与光谱特性，理解光信号放大的原理与应用。

（ 4）掌握光纤传感器的工作原理，重点掌握各种光学参量的调制与检测原理。

（ 5）了解光纤传感器的几种典型应用。

52

五、考核方式及要求

本课程考试采取“闭卷”的方式进行。

“闭卷”主要考查光纤传感技术的基本概念、基本原

理，会根据原理及实际需要设计简单的光纤传感器，测评学生的理解、分析、解决实际问题等能

力。

六、课程内容

章

目 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十

教学内容

光纤的基本特性 光源与光探测器

光纤激光器与光纤放大器 光纤传感器的基本原理 光电混合式光纤传感器 光纤光栅传感技术 光纤荧光传感技术 光纤温度传感器 光纤气体传感器 光纤陀螺仪

合

计

教 学

教学方式

课后作业

时 数

8 7 8 8 2 2 4 4 4 4 51

或 手 段 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授

思 考 题 练 习 题

√

√ √ √

√ √ √ √

√ √

√ √ √

√

√

三、正文

第一章 光纤的基本特性

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握光纤的结构特性、损耗特性及色散特性，理解光纤的导光原理，了解光纤的偏振与非线性特性，了解光子晶体光纤的导光原理与特性。【重点难点】

光纤的结构特性、损耗特性、色散特性，光纤的导光原理。

第一节 引言

一、光纤

二、传感器

三、光纤传感器

第二节

光纤的结构与分类

一、光纤的结构

二、光纤的分类

第三节

光纤的导光原理

一、光在介质分界面上的全反射

53

二、光线在光纤中的传播

第四节

光纤的损耗特性

一、吸收损耗

二、散射损耗

三、辐射损耗

第四节

光纤的色散特性

一、材料色散

二、波导色散

三、模间色散

第五节

光纤的偏振与双折射

一、双折射效应

二、保偏光纤

第六节

光纤的非线性

一、非线性折射

二、受激非弹性散射

三、光弧子

第七节

光子晶体光纤

一、光子晶体光纤导光原理

二、光子晶体光纤特性

【思考题】

1、光纤的导光原理是什么？

2、光纤的损耗有哪些因素，如何减小？

3、光弧子是如何产生的？

4、光子晶体光纤的导光原理是什么？

第二章 光源与光探测器

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解几种常见光源的特性与应用，尤其是半导体发光二极管与激光器

的原理与特性，掌握探测器的原理及应用。

【重点难点】

发光二极管与激光器的原理，探测器的工作原理等。

第一节 引言

一、光源的选择原则

第二节

辐射光源基础

一、光纤传感器中光源的作用

54

二、黑体辐射理论

第三节 光源的相干性

一、时间相干性

二、空间相干性

第四节 非相干光源

一、热光源

二、气体放电光源

三、发光二极管

一、激光器的工作原理

二、激光器的模式

a) 辐射热电偶与热电堆b) 热敏电阻 c) 气动探测器 d)

热释电探测器

一、 光电子发射效应

二、 光电管

三、 光电倍增管

一、 工作原理与结构

二、 基本特性

一、 结型探测器工作原理

二、 工作模式

三、 雪崩倍增效应

四、 探测器结构

一、 前置放大器设计

二、 FET 前置放大器

一、 噪声源

二、 信噪比

第五节 相干光源

第六节

热电探测器

第七节

光电子发射探测器

第八节

光电导探测器

第九节

光电二极管

第十节

接收器

第十一节 光电二极管接收器中的噪声55

【思考题】

1、光电导探测器的工作原理是什么？

2、结型探测器的工作原理是什么？

第三章 光纤激光器与光纤放大器

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握掺杂光纤的电子能级与光谱特性，以及几种用于光纤激光器的谐

振腔，掌握光纤放大器的原理及应用。

【重点难点】

掺杂光纤的电子能级、光谱特性、激光特性，光纤激光器，光纤放大器。

第一节 引言

一、光纤激光器的优点

第二节 掺杂光纤及特性

一、电子能级

二、光谱特性

三、激光特性

第三节

光纤激光器的谐振腔

一、 Fabry-Perot 腔

二、基于定向耦合器的光纤激光器

三、可调谐光纤激光器

四、窄带光纤激光器

第四节 掺稀土元素的光纤激光器

一、掺铒光纤激光器

二、掺钕光纤激光器

第五节

超荧光光纤激光器

一、超荧光光纤激光器

第六节

光纤放大器

一、 基本性能

二、 掺铒光纤放大器

【思考题】

1、掺杂光纤的电子能级与光谱的对应关系

2、如何实现谐振？如何实现可调谐光纤激光器？

3、光纤放大器的基本原理是什么？

第四章 光纤传感器的基本原理

56

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握光纤传感器的基本原理，理解强度、频率、波长、相位及偏振调

制与检测的原理及应用。

【重点难点】

光的强度、频率、波长、相位、偏振的调制与检测原理。

第一节 引言

一、光纤传感技术

二、调制分类

第二节

光纤传感器的原理

一、光纤传感器基本原理

二、光纤传感器分类

第三节

强度调制光纤传感器

一、强度检测原理

二、强度调制原理

第四节

频率调制光纤传感器

一、频率调制原理

二、频率检测原理

第五节

波长调制光纤传感器

一、波长调制原理

二、波长检测原理

第六节

相位调制光纤传感器

一、相位调制原理

二、相位检测原理

三、应用

第七节

偏振调制光纤传感器

一、偏振调制原理

二、偏振检测原理

【思考题】

1、试述各种光学参量调制的基本原理、方式及检测原理。

2、根据需要设计一种强度型调制光纤传感器。

第五章 光电混合式光纤传感器

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解光电混合式光纤传感器的基本原理及应用。

【重点难点】

57

光电混合式光纤传感器的基本原理。

第一节

引言

一、传感器的供电

二、分类

第二节

一、电容式差压敏感元件特性

第三节

一、光纤式电流互感器的原理 二、调制

光推动电容式传感器

光推动混合式电流互感器

第四节 光纤传输光推动测量系统的应用

【思考题】

1、光电混合式光纤传感器的基本原理是什么？

第六章

【教学目的】

光纤光栅传感技术

通过本章教学，使学生了解光纤光栅传感技术的基本原理及应用。

【重点难点】

光纤光栅的理论模型、传感基础、调制、解调技术等。

第一节 引言

第二节

光纤光栅的分类及理论模型

一、分类

二、理论模型

第三节

光纤光栅的传感基础

一、应变传感模型

二、温度传感模型

三、交叉敏感特性

第四节

光纤光栅封装技术

一、保护性封装

二、敏化封装

三、补偿性封装

第五节 光纤光栅传感解调技术

一、静态方法

二、动态方法

第七节

光纤光栅的应用

【思考题】

1、纤光栅传感技术的基本原理是什么？

58

第七章 光纤荧光传感技术

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解光纤荧光测量的基本原理及应用。

【重点难点】

荧光测量原理。

第一节 引言

第二节 荧光测量原理

一、荧光的产生机理

二、激发光谱与发射光谱

三、寿命和量子产率

四、环境因素对荧光的影响

第三节 海洋环境监测光纤荧光传感器一、

测量海藻中叶绿素 a 含量二、测量水中石油含量

第四节

荧光温度传感器

一、测温原理

二、温度传感器

【思考题】

1、光纤荧光测量的基本原理是什么？

第八章

【教学目的】

光纤温度传感器

通过本章教学，使学生了解各型光纤温度传感器的基本原理及应用。

【重点难点】

分布式光纤温度传感器、光时域反射、

Raman背向散射、红外测温原理。

第一节

引言

第二节 分布式光纤温度传感器

一、光纤光时域反射原理

二、光纤 Raman背向散射及其温度效应

三、分布光纤 Raman背向散射光子温度传感器

四、分布光纤 Brillouin

散射型温度传感器

第三节 辐射式光纤温度传感器

一、红外测温基本原理

二、亮度测温仪

59

三、比色测温仪

第四节 光纤温度传感器的应用

【思考题】

1、如何实现分布式温度传感？

2、分布光纤 Raman背向散射光子温度传感器的工作原理是什么？

第九章 光纤气体传感器

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解光纤气体传感器的基本工作原理及其应用。

【重点难点】

光纤气体传感器基本工作原理。

第一节 引言

第二节

气体传感器分类及其工作原理

第三节 几种常见气体传感器

第四节

光纤气体传感器及其分类

一、光谱吸收型

二、基于折射率变化型

三、渐逝场型光纤气体传感器

四、光纤荧光气体传感器

第五节

吸收式光纤气体传感器的设计与信号处理

一、差分吸收检测

二、谐波检测

第六节

新型光纤气体传感技术及其应用

【思考题】

1、几种光纤气体传感器的原理是什么？

第十章

【教学目的】

光纤陀螺仪

通过本章教学，使学生理解光纤陀螺的工作原理及其应用。

【重点难点】

Sagnac 相移原理、互易性原理、陀螺仪工作原理。

第一节

一、 Sagnac 相移原理

光纤陀螺的工作原理

60

二、互易性原理 三、互易性结构 四、调制与解调

第二节

光纤干涉式陀螺仪

一、开环式

二、闭环式

三、系统设计

第三节

谐振式光纤陀螺

一、工作原理

二、信号处理方法

三、光纤环形腔的互易性

第四节

光纤陀螺的应用和发展趋势

【思考题】

1、 Sagnac 相移原理是什么？

【课程考试】

本课程考试采取“闭卷”的方式进行。

“闭卷”主要考查光纤传感技术的基本概念、基本

原理，会根据原理及实际需要设计简单的光纤传感器，测评学生的理解、分析、解决实际问题

等能力。

61

课程名称 : 概率论与数理统计

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

拟使用教材：

光电信息科学与工程 专业基础课程 4 68

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844120 4 否

胡细宝，概率论数理统计随机过程，北京邮电大学出版社， 国内 ( 外)现有教材：

2004 年2月

1、施雨、李耀武编， 《概率论与数理统计应用》 ，西安交大出版社， 1998。 2、盛骤等编，《概率论与数理统计》 ，高教出版社， （浙大） 1996。 3、龚冬保、王宁编， 《概率统计典型题》 ，交大出版社， 2000。 4、邓永录，梁之舜，《随机点过程及其应用》

, 北京：科学出版社 , 1998。

5、(美 )S.M. 劳斯 ,何声武 ,谢盛译 ,《随机过程》 ,北京：中国统计出版社 , 1997。 6、熊大国，《随机过程论与应用》 ，国防工业出版社， 1991。 7、张波，《应用随机过程》，北京：中国人民大学出版社， 数理统计与随机过程》，华南理工大学出版社

2001。8 、钱能生 杜桂连《概率论、

二、课程描述 （300 字以内）

本课程是一门很具特色又具重要地位的工程数学课，是工科的一门重要的专业基础理论必修

课。其中，概率论与数理统计是从数量侧面研究随机现象规律性的数学理论，其理论与方法已广

泛应用于工业、农业、军事和科学技术中。课程内容侧重于讲解概率论与数理统计的基本理论与

方法，同时在教学中结合各专业的特点介绍性地给出在各领域中的具体应用。而随机过程是现代

概率论的一个重要课题，它主要研究和探讨客观世界中随机演变过程的规律性，并应用于控制﹑

通信﹑生物﹑物理﹑雷达通讯﹑地质﹑天文气象﹑社会科学等工程科学技术中。

三、课程目标

通过本课程的学习，使学生掌握概率论与随机过程的基本概念。了解它的基本理论和方法，

从而使学生初步掌握处理随机现象的基本思想和方法，培养学生运用概率论数理统计与随机过程

的相关知识分析和解决实际问题的能力。进而为电子类专业课信号检测、信号处理等课程的学习

62

打下基础。

四、教学要求

通过这门课程的学习，基本达到如下教学效果：

要求学生理解并掌握随机事件与概率的计算理解并掌握随机变量及概率分布的性质，使学生掌握

概率论、数理统计和随机过程的基本概念，了解它们的基本理论和方法，掌握随机变量的数学特

征，从而使学生初步掌握处理随机现象的基本思想和方法，培养学生运用这些方法分析和解决实

际问题的能力。

五、考核方式及要求

本课程考试采取“闭卷”

( 占 70%)与“平时成绩” ( 占 30%)相结合的方式进行。其中， “闭卷”

主要考查线性代数的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能

力；平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用、评价等能力。

六、课程内容

章

目

教学内容

随机事件及其概率 随机变量及其分布 随机变量及其分布 随机变量的数字特征 极限定理 样本及抽样分布 参数估计 假设检验

方差分析与回归分析 随机过程的一般概念 平稳随机过程的谱分析 窄带随机过程 合

计

教

学 教学方式 或 手 段 讲授

讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 ) 讲授 (讨论 )

课后作业

思 考 题

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

时 数

6 8 6 6 4 4 4 6 6 6 6 6 68

练 习 题

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

三、正文

第一章 随机事件及其概率

【教学目的】

通过本章教学，使学生明确本门课程的性质、基本内容和学习意义；

63

1、理解随机事件的概念，了解样本空间的概念，掌握事件之间的关系

和运算。

2、理解概率的定义，掌握概率的基本性质，并能应用这些性质进行概

率计算。

3、理解条件概率的概念，掌握概率的加法公式、乘法公式、全概率公

式、贝叶斯公式，并能应用这些公式进行概率计算。

4、理解事件的性概念，掌握应用事件性进行概率计算。

5、掌握伯努利概型及其计算。

【重点难点】

重点：随机事件与概率、样本空间、频率与概率等可能型

难点：随机事件、条件概率、性

第一节

随机试验、随机事件和样本空间

一、 随机事件 二、 概率 三、样本空间

第二节

事件的概率

一、频率 二、概率 三、可能型

第三节 概率空间

一、 条件概率 二、性

三、贝努里试验模型

【思考题】

1、随机事件的概率有和特点？频率与概率的物理含义是什么？

第二章

随机变量及其分布

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解随机变量的概念；理解随机变量分布函数的概念及性质，理解离散型随机变量的分布律及其性质，理解连续型随机变量的概率密度及其性质，会应用概率分布计

算有关事件的概率；掌握（

0-1 ）分布、二项分布、泊松分布、正态分布、均匀分布和指数分布；

会求简单随机变量函数的概率分布。

【重点难点】

重点：随机变量

难点：分布函数

第一节

随机变量及其分布函数

一、随机变量

二、分布函数

第二节

随机变量及其分布

三、分布特征

一、离散型随机变量

二、连续型随机变量

【思考题】

1 、各种分布的特征是什么？各有那些差别？

第三章 随机变量及其分布

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解二维随机变量的概念；了解二维随机变量的联合分布函数及其性质，了解二维离散型随机变量的联合分布律及其性质，了解二维连续型随机变量的联合概率密度及其性质，并会用它计算有关事件的概率；了解二维随机变量的边缘分布和条件分布；理解随机变量性的概念，掌握应用随机变量的性进行概率计算；会求两个随机变量的简单函数的分布。

【重点难点】

重点：条件分布

难点：随机变量的函数分布

第一节随机变量及其分布

一、随机变量

二、分布特征

第二节

边缘分布与条件分布

一、边缘分布

二、条件分布

第三节

随机变量的性

一、性 二、两个随机变量分布

【思考题】

1 、条件分布与边缘分布有何异同？

第四章

随机变量的数字特征

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解理解数字期望和方差的概念，掌握它们的性质与计算；掌握二项

分布、泊松分布和正态分布的数学期望和方差，了解均匀分布和指数分布的数学期望和方差；会

计算随机变量函数的数学期望；了解矩、协方差和相关系数的概念与性质，并会计算。

【重点难点】

重点：方差、协方差、特征函数

难点：方差与矩

随机变量的数学期望

第一节

一、数学期望

二、方差与矩

第二节 协方差与相关系数

一、协方差

二、相关系数 三、母函数 四、特征函数

【思考题】

1、有几种类型的方差？如何求取。

第五章

极限定理

【教学目的】

通过本章的学习，使学生了解切比雪夫不等式；了解切比雪夫大数定律和伯努利大数定律；

了解林德伯格一列维定理

（同分布的中心极限定理） 和棣莫佛 - 拉普拉斯定理 （二项分布以正

态分布为极限分布） 。

65

【重点难点】

重点与难点：大数定律；中心极限定理

第一节 大数定律

第二节

中心极限定理

第六章

样本及抽样分布

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解总体、个体、简单随机样本和统计量的概念，掌握样本均值、样

本方差及样本矩的计算；了解分布、分布和分布的定义及性质，了解分布分位数的概念并会查表

计算；了解正态总体的某些常用统计量的分布。

【重点难点】

重点与难点：基本概念；样本方差及样本矩的计算。

第一节

引言

总体与样本

第二节

一、总体 二、样本 三、样本方差与样本矩

第三节

抽样分布

一、分布的定义

二、分布的性质 三、常用统计量的分布

【思考题】

1、总体与样本有何联系？

2、如何计算样本方差与样本矩？

第七章

参数估计

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解点估计的概念；掌握矩估计法和极大似然估计法；了解估计量的

评选标准（无偏性、有效性、一致性） ；理解区间估计的概念；会求单个正态总体的均值和方差的置信区间；会求两个正态总体的均值差和方差比的置信区间。【重点难点】

重点：矩估计法 难点：均值、方差。

第一节

一、矩估计法 二、极大丝然估计法

点估计

第二节 估计量的评选标准

一、估计量的评选标准

二、区间估计与正态总体参数的区间估计 第三节

单侧置信限与比率

p 的置信区间

66

一、正态总体均值与方差

二、置信区间

【思考题】

1、如何计算单个正态总体的均值和方差的置信区间？

第八章

假设检验

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解显著性检验的基本思想，掌握假设检验的基本步骤，了解假设检验可能产生的两类错误；了解单个及两个正态总体

的均值和方差的假设检验；了解总体分布假设的

检验法 .

第一节 假设检验的基本概念

一、基本概念

二、两类错误

第二节 正态总体参数的假设检验

一、单个正态总体参数的假设检验

二、两个正态总体参数的假设检验 三、非正态

总体参数的假设检验

第三节 总体分布的拟合检验

一、秩和检验 二、检验结果的理解及样本容量的确定

第九章

方差分析与回归分析

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解两种因素试验的方差分析；了解一元线性和多元线性回归分析

【重点难点】

重点：方差分析

回归分析 难点：方差分析 回归分析。

第一节 单因素试验的方差分析

一、单因素试验的方差分析

二、双因素试验的方差分析

第二节 线性回归分析

一、一元线性回归分析

二、多元线性回归分析

【思考题】

1、什么是方差分析？

2、如何进行回归分析？

第十章

随机过程的一般概念

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解随机过程的概念及统计特性

, 掌握平稳随机过程及其相关函数；

67

了解随机过程的微分与积分

, 理解平稳过程的遍历性 , 高斯随机过程 , 增量过程 , 马尔可夫链

等概念。

【重点难点】

重点：随机过程 相关函数

难点：随机过程。

第一节

一、随机过程

随机过程的概念及统计特性

二、平稳随机过程

第二节

随机过程及其相关函数

一、平稳随机过程及其相关函数

二、随机过程的微分与积分 高斯随机过程

三、马尔可夫链

三、平稳过程的遍历性

第三节

一、高斯随机过程

二、增量过程

【思考题】

1、随机过程有什么特征？

2、如何计算随机过程的微分与积分

第十一章 平稳随机过程的谱分析

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解随机过程的功率谱密度 , 掌握功率谱密度与自相关函数之间的关系；

了解互谱密度及其性质 , 理解线性系统对平稳

过程的响应

【重点难点】

重点：功率谱密度

难点：自相关函数。

第一节 随机过程的功率谱密度

一、随机过程的功率谱密度

二 、功率谱密度与自相关函数之间的关系 第二节

互谱密度及其性质

第三节 线性系统对平稳过程的响应

【思考题】

1、功率谱密度与自相关函数有何联系？

第十二章 窄带随机过程

【教学目的】

通过本章教学，使学生理解了解解析信号与解析过程；理解窄带过程的表示法

, 窄带高斯随机

过程的包络和相位的概率分布；了解余弦信号与窄带高斯过程之和的关系

【重点难点】

重点：解析信号与过程

难点：概率分布

68

第一节 解析信号与解析过程

一、解析信号

二、解析过程 三、窄带过程的表示法

第二节 窄带高斯随机过程的包络和相位的概率分布

一、窄带高斯随机过程

二、包络和相位 三、余弦信号与窄带高斯过程之和

【思考题】

1 、如何分析解析过程中的解析信号？【课程考试】

本课程考试采取“闭卷” ( 占 70%)与“平时成绩” ( 占 30%)相结合的方式进行。其中，要考查线性代数的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力；平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用、评价等能力。四、使用教材与教学参考书目

【使用教材】

胡细宝，概率论数理统计随机过程，北京邮电大学出版社，

2004年2月

【教学参考书目】

1、施雨、李耀武编， 《概率论与数理统计应用》 ，西安交大出版社， 1998 。

2、盛骤等编，《概率论与数理统计》 ，高教出版社， （浙大） 1996。

3、龚冬保、王宁编， 《概率统计典型题》 ，交大出版社， 2000。

4、邓永录，梁之舜，《随机点过程及其应用》

, 北京：科学出版社 , 1998。

5、(美)S.M. 劳斯 ,何声武 ,谢盛译 ,《随机过程》 ,北京：中国统计出版社 , 1997。 6、熊大国，《随机过程论与应用》 ，国防工业出版社，

1991。

7、张波，《应用随机过程》，北京：中国人民大学出版社， 2001 。8 、钱能生 率论、数理统计与随机过程》，华南理工大学出版社

69

杜桂连《概

“闭卷”主

课程名称 : 大学物理

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 :

光电信息科学与工程 专业基础课程

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844070,0844080 5 否

开课学期 : 2-3 学时：

118

拟使用教材：

黄时中主编：《大学物理学》

中国科学技术大学出版社 2006 年 2 月第一版 [安徽省十一五规划教

材 ] 。

国内 ( 外)现有教材：

1. 黄时中主编：《大学物理学》 中国科学技术大学出版社

2006 年 2 月第一版 1982 年 11月 第四版 1998 年 2 月 第五版

2. 程守洙 江之永编著 《普通物理学》高等教育出版社 3. 程守洙 江之永编著 《普通物理学》高等教育出版社 4. 张三慧主编 《大学物理学》

清华大学出版社

1999 年 第二版

2002 年 8 月第一版

5. 梁绍荣 管靖 主编 《基础物理学》 高等教育出版社 6. 向义和 编《大学物理

学习辅导》清华大学出版社 2000 年 11 月第一版 华东理工大学出版社

7. 许丽敏 汪溶等编著 《大学物理学习指导及自测》 2001 年 2 月第一版

二、课程描述 （300 字以内）

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科。它的基本理论

渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是自然科学和工程技术的基础。

以经典物理、近代物理和物理学在科学技术中的初步应用为内容的普通物理课程是高等学院

理工科各专业学生一门重要的必修基础课，这些物理基础知识是构成科学素养的重要组成部分，

更是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。

三、课程目标

通过本课程的学习，为学生较系统地打好必要的物理基础，培养学生现代的科学的自然观、宇宙

观和辩证唯物主义世界观，培养学生的探索、创新精神，培养学生的科学思维能力，掌握科学方

法等方面，都具有其他课程不能替代的重要作用。

70

四、教学要求

通过普通物理课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面

和系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在普通物理的各个教学环节中，都

必须注意在传授知识的同时着重培养分析问题和解决问题的能力，努力实现知识、能力、素质的

协调发展。

五、考核方式及要求

本课程考核方式、方法。平时和作业

30％，期末考试 70％。主要考查普通物理的基本概念、

基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力。

六、课程内容

章 目 教学内容

教 学 教学方式 或 手 段

讲授 讲授 讲授 讲授 (讨论 )

讲授 讲授 讲授 (讨论 )

讲授 讲授 讲授 (讨论 )

讲授 讲授 (

课后作业

思 考 题

练 习 题

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

时 数

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二

运动学 质点动力学 刚体动力学 狭义相对论基础 机械振动 机械波

热学现象的宏观规律 热力学规律的微观解释 静电场

静电场中的导体和电介质 稳恒电流 恒定磁场

4 10 6 4 6 8 8 8 10 6 4 9

71

十三 十四 十五 十六 十七 十八 十九

磁介质 电磁感应

电磁场理论的基本概念 光的干涉 光的衍射 光的偏振

量子理论的实验基础

合

计

4 6 3 6 6 3 7

118

讲授 讲授 讲授 (讨论 )

讲授 讲授 讲授 讲授 (讨论 )

√ √ √ √ √ √ √

三、正文

第一章

运动学

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

理解参考系和坐标系、 质点的概念； ⑵ 掌握位矢、 位移和角位移、

⑶ 理解运动描述的相对性

,

了解伽利略坐标

瞬时速度和瞬时加速度、 角速度和角加速度的概念；

变换。

【重点难点】

圆周运动，伽利略相对性原理

第一节

运动学的基本概念

四、运动学方程

五、位移

六、速度

七、

一、参照系

二、质点模型 三、位置矢量

加速度

第二节

几种典型运动的讨论

四、一般平面曲线运动

一、直线运动

二、抛体运动 三、圆周运动 第三节

相对运动

一、相对位矢和相对速度

二、惯性参照系和伽利略变换

第二章

质点动力学

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

理解牛顿运动定律并能用来求解不太复杂的经典力学问题；⑵ 理

解并掌握动量定理、动能定理的内容以及简单应用；⑶ 理解功及功能原理 , 能够计算一维变力作

72

功问题；⑷ 理解并掌握动量守恒定律和机械能守恒定律的意义、成立条件及其简单应用；⑸

理

解质点的角动量、角动量定理和角动量守恒定律。

【重点难点】

牛顿第二定律，动量守恒定律，功

- 能原理，能量守恒定律，角动量守恒定律。

第一节 牛顿第一定律

一、牛顿第一定律

二、力的含义

第二节

牛顿第二、三定律 三、牛顿第三定律

四、常见的力

一、牛顿第二、三定律的实验基础

二、牛顿第二定律

第三节

非惯性系中物体的运动规律 第四节 动量守恒定律

一、质点的动量定理

二、动量定理的应用

六、动量守恒定律

三、质点系的动量定理 四、质心运动定理 五、

质心坐标系中质点系的动量

第五节 功- 能原理

一、质点的动能定理

二、保守力与非保守力 三、质点系的动能定理 四、势能函数 五、

功 - 能原理

六、功率

第六节 能量守恒定律

一、机械能守恒定律

二、能量守恒定律 三、碰撞

第七节

角动量守恒定律

一、力矩

二、角动量 三、角动量守恒定律

第三章

刚体动力学

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

理解刚体定轴转动定律和动能定理的内容以及应用；⑵ 理解角动

量定理的内容和角动量守恒定律的意义及其应用。

【重点难点】

转动惯量，定轴转动定理，动能定理，角动量守恒定律。

第一节

定轴转动刚体的转动惯量

一、转动惯量的定义

二、转动惯量的计算

第二节 刚体的定轴转动定理

一、定轴转动定理

第三节 转动定理的积分形式—力矩对时间和空间的累积效应

73

一、定轴转动的角动量定理

二、定轴转动的动能定理

第四节

包括平动与转动的运动

一、平面平行运动

第五节

守恒定律在刚体转动问题中的应用

三、定轴转动刚体的角动量守恒定律

一、刚体的重力势能

二、机械能守恒定律

力学部分说明：

1. 力学的重点是牛顿运动定律和三个守恒定律及其成立条件。

2. 力学中除角动量、刚体和流体部分外绝大多数概念学生在中学阶段已有接触，故教学中展开应

适度，以避免重复。

3. 通过把力学的研究对象抽象为三个理想模型，质点、刚体和理想流体，逐步使学生学会建立模

型的科学研究方法。

4.

应注意学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用。

5. 可简要说明守恒定律与对称性的相互关系及其在物理学中的地位。

第四章

【教学目的】

狭义相对论基础

通过本章的教学使学生⑴

理解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。 ⑵ 了解洛伦兹坐标变

换。了解狭义相对论中同时性的相对性，以及长度收缩和时间膨胀的概念。了解牛顿力学中的时

空观和狭义相对论中的时空观以及二者的差异。

⑶ 了解狭义相对论中质量和速度的关系、质量

和能量的关系。

【重点难点】

相对论中的时空观，质量和速度的关系，质量和能量

第一节

伽利略相对性原理

一、伽利略相对性原理

二、伽利略坐标变换

第二节

狭义相对论的基本原理

一、基本原理

二、洛伦兹变换

第三节 狭义相对论的时空观

一、关于测量或观察

二、狭义相对论的时空观

第四节

狭义相对论动力学

一、

相对论力学的基本方程 二、相对论力学中质量和能量的关系

74

狭义相对论基础部分说明：

1. 本部分重点讲述狭义相对论的基本原理、研究方法，通过与绝对时空观的比较，帮助学生建立

狭义相对论的时空观。

2. 注意学习相对论动力学基础。

第五章

机械振动

【教学目的】

通过本章的教学使学生 （ 1）掌握谐振动的基本特征以及描述简谐振动的各物理量的物理意义

及各量之间的相互关系；（

2）掌握旋转矢量法，并能用以分析有关问题；（ 3）理解振动能量转

换过程；（ 4）理解两个同方向、同频率谐振动的合成规律，以及合振动振幅极大和极小的条件。

【重点难点】

简谐振动方程，同方向同频率的简谐振动的合成，共振条件

第一节 弹簧振子和单摆的运动方程

一、弹簧振子的动力学方程

二、弹簧振子的运动学方程

第二节

三、单摆的运动方程

简谐振动

三、简谐振动的能量

一、简谐振动的基本概念

二、简谐振动的旋转矢量图表示法

第三节

同方向同频率的简谐振动的合成

二、多个同方向同频率的简谐振动的合成

一、两个同方向同频率的简谐振动的合成

第四节 相互垂直的简谐振动的合成

一、同频率的两个相互垂直的简谐振动的合成

二、不同频率的两个相互垂直的简谐振动的

合成

第五节

阻尼振动

第六节

受迫振动和共振 非线性振动简介

第七节

第六章

机械波

【教学目的】

75

通过本章的教学使学生（１）理解机械波产生的条件，掌握根据已知质点的谐振动方程建立

平面简谐波的波动方程的方法，以及波动方程的物理意义；（２）理解波形图线；（３）了解波

的能量传播特征及能流、能流密度等概念；（４）理解惠更斯原理和波的叠加原理，掌握波的相

干条件。

【重点难点】

波动方程，波的能量，波的迭加和波的干涉。

第一节 机械波的基本概念

一、机械波

二、机械波产生的条件 三、横波与纵波

第二节

四、波阵面与波射线

波长、频率、周期和波速

一、波长

二、波的周期和频率 三、波速

第三节 机械波的波动方程

一、平面简谐波的运动学方程

二、对运动学方程的分析与讨论 三、波的运动学方程的一

般形式

四、波的动力学方程

第四节 波的能量

一、波的能量密度

二、波的能流和能流密度 三、波的吸收

第五节 惠更斯原理

第六节 波的迭加和波的干涉

一、波的迭加原理

二、波的干涉

第七节

驻波

第八节 多普勒效应

机械振动机械波部分说明：

1. 振动和波是自然界极为普遍的运动形式，简谐运动是研究一切复杂振动的基础。应强调简谐运

动以及平面简谐波的描述特点及研究方法，突出相位及相位差的物理意义。

2. 要阐明平面简谐波波函数的物理意义以及波是能量传播的一种重要形式，突出相位传播的概念

和相位差在波的叠加中的作用。讲述机械波要为讨论电磁波（光波），以及物质波的概念提供基础。

3. 要求学生进一步掌握线性运动叠加原理，并通过在周期性外力作用下阻尼摆的混沌现象分析对

非线性问题的特征有所了解。

4. 振动和波是应用演示手段最为丰富的部分，教学中应充分应用演示实验和多媒体手段阐述旋转矢量法；展示阻尼振动、受迫振动和共振现象、振动的合成、李萨如图形、驻波、多普勒效应等内容。并可鼓励学生自己设计展示物理思想和物理现象的多媒体课件。

76

第七章

热学现象的宏观规律

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴ 掌握功和热量的概念。 理解平衡过程。 掌握热力学第一定律。 能熟练地分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环的效率。⑵理解可逆过程和不可逆过程。 理解热力学第二定律的两种叙述， 了解这两种叙述的等价性。 ⑶ 了解热力学第二定律的统计意义。

【重点难点】

热力学第一定律，功、热量和内能，循环过程，热力学第二定律。

第一节 热力学状态及其描述

一、热力学系统

二、平衡态 三、状态参量

第二节

温度与物态方程

一、温度

二、物态方程 三、理想气体的物态方程

第三节 热力学过程与功和热

一、热力学过程

二、功 三、热量 四、热容量

第四节

热力学第一定律与内能

一、内能

二、热力学第一定律 三、理想气体的热力学过程

第五 节循环过程

一、循环过程

二、卡诺循环

第六节 热力学第二定律和熵

一、热力学第二定律

二、可逆过程与不可逆过程 三、卡诺定理

第八章

热力学规律的微观解释

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

能够从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。⑵ ⑶ 了解麦克斯韦速率分布函数的物理意义，

理解

自由度的概念和能量均分定理。

了解三种速率的定义

并掌握其表达式。⑷

了解平均碰撞频率和平均自由程。

【重点难点】

压强和温度公式，麦克斯韦速率分布函数

第一节 热力学系统的微观结构

77

一、物质是由原子或分子组成

二、分子力 三、分子运动与宏观性质 四、宏观物体的微

观理想模型

第二节 压强与温度的微观意义

一、气体压强的微观意义

二、温度的微观意义

第三节

内能的微观意义与能量均分定理

一、自由度

二、能量均分原理 三、内能的微观意义

四、理想气体的热容量

第四节 麦克斯韦 - 玻尔兹曼分布

一、麦克斯韦速率分布

二、气体的三种统计速率

第五节

分子的平均自由程和平均碰撞次数

一、分子间碰撞

二、平均碰撞频率和平均自由程

热学部分说明：

1. 对于中学物理介绍得比较多的气体宏观规律， 如气体的状态方程、 热力学第一定律等应注意展开适

度，减少不必要的重复。

2. 温度是热学的重要概念，除了说明温度的统计意义外，还应讲述为其提供实验基础的热力学第

零定律。

3.

注重讲授大量粒子组成的系统的统计研究方法和统计规律，以及热现象研究中宏观量与微观量之间的区别与联系。

4.

通过理想气体的压强和气体分子平均自由程等公式的建立以及气体范德瓦耳斯方程的导出，进一步讲授科学研究的建模方法。

5. 要强调热力学第二定律的重要性。

第九章

静电场

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

理解电场强度和电势的概念， 掌握电场强度和电势的计算方法； 掌握高斯定理及其应用；⑶

理解静电场的环路定理。

【重点难点】

高斯定理，电场和电势的计算

第一节

电荷和库仑定律

一、电荷及其基本性质

二、库仑定律和库仑力的叠加原理

第二节

电场强度

一、电场强度

二、电场强度的计算

78

⑵

第三节

电场线

一、电场线

二、静电场”电场线的性质

第四节

静电场的高斯定理

一、电通量

二、静电场的高斯定理 三、高斯定理的应用

第五节

静电场的环路定理

四、等势面

五、电场强度

一、静电场的环路定理

二、电势差和电势 三、电势的计算

与电势梯度的关系

第十章

静电场中的导体和电介质

【教学目的】

通过本章的教学使学生（

1）了解导体和电介质与电场的相互影响。（ 2）掌握有介质时高斯

定理及其应用；（ 3）初步掌握有关电容和电场能量的基本知识；（

4）了解极化电荷和极化电荷

面密度的计算。

【重点难点】

静电场中的导体，有介质时的高斯定理，电场的能量，极化电荷面密度。

第一节

静电场中的导体

三、导体表面附近的电场强

一、导体的静电平衡条件

二、静电平衡时导体上的电荷分布

度 四、静电屏蔽

第二节 电介质的极化和有介质时的高斯定理

一、电介质的电结构

二、电介质的极化 三、电极化强度 四、电极化强度与场强的关系

五、有介质时的高斯定理

第三节 电容和电容器

一、孤立导体的电容

二、电容器及其电容 三、电容器的串联和并联

第四节 电场的能量

一、电容器储存的静电能

二、电场的能量

电学部分说明：

1.

对中学物理介绍得比较多的电力、静电感应现象等内容，讲述中应注意与中学教学的衔接， 减少不必要的重复。

2.

电学的重点在于通过库仑定律、高斯定理和环路定理学习电场的概念以及场的研究方法。

3. 突出介绍以点电荷的电场为基础的叠加法。强调电场强度、电场力的矢量性。并加强学生应

用微积分解决物理问题的训练。

79

第十一章 稳恒电流

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

理解电流密度的矢量性，了解电流连续性方程；⑵

了解基尔霍夫定律。

理解电动势的

概念和一段含源电路的欧姆定律；⑶

【重点难点】

电流密度，欧姆定律，基尔霍夫方程组

第一节 电流及其连续性方程

一、电流和电流密度

二、电流的连续性方程 三、稳恒电流

第二节 欧姆定律和焦耳定律

一、欧姆定律

二、电阻定律 三、欧姆定律的微分形式 四、电流的功和功率 焦耳楞次

定律

第三节

电源和电动势 闭合电路和一段含源电路的欧姆定律

一、电源及其电动势

二、闭合电路的欧姆定律 三、含源电路的欧姆定律 四、基尔霍夫

方程组

第十二章

恒定磁场

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

理解磁感应强度的概念，磁场高斯定理的物理意义。⑵ 掌握毕奥

一萨伐尔定律， 并能用来计算简单几何形状的载流导线的磁场。

⑶ 理解安培环路定理的物理意义，

能够正确应用安培环路定律求解磁场。⑷

理解洛仑兹力、安培力的定义，掌握安培定律，能够正

确计算电流的受力问题。

⑸ 了解电流单位“安培”的定义和磁力的功。

【重点难点】

毕奥—萨伐尔定律，安培环路定理，安培定律，磁力的功

第一节 磁场

一、奥斯特实验

二、磁感应强度

第二节

毕奥—萨伐尔定律

一、毕奥—萨伐尔定律

二、运动点电荷的磁场 三、毕奥—萨伐尔定律的应用

第三节

磁通连续性定理

第四节 安培环路定理

一、安培环路定理

二、安培环路定理的应用

80

第五节

磁场对载流导体的作用 磁力的功

一、安培定律

二、磁场对载流导线的作用力 三、载流线圈在均匀外磁场中受到的磁力矩

四、磁力的功

五、“安培”的定义

第六节 带电粒子在电磁场中的运动

一、动力学方程

二、带电粒子在电磁场中的运动 三、霍耳效应

第十三章 磁介质

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

了解磁化现象及磁介质的微观机制，了解磁化强度概念；⑵ 理解

磁场强度和有介质时的安培环路定理。

【重点难点】

磁化强度，安培环路定理

第一节

磁介质存在时静磁场的基本规律

三、有磁介质时的安培环路定理四、稳恒磁

一、磁介质的磁化

磁化强度 二、磁化电流

场与静电场方程的对比

第二节

顺磁性与抗磁性

一、顺磁性

二、抗磁性

电流和磁场部分说明：

1. 对中学物理介绍得比较多的磁力等内容，

讲述中应注意与中学教学的衔接， 减少不必要的重复。

2. 磁场的重点在于通过高斯定理和环路定理、毕奥

- 萨伐尔定律等，学习磁场的概念以及场的研

究方法。

3. 突出介绍以电流元的磁场为基础的叠加法。强调磁感应强度、磁场力的矢量性。并加强学生应

用微积分解决物理问题的训练。

4. 电路是处理电磁问题的一种常用方式，有很重要的实际意义，应说明用“路”或“场”处理电磁问题的前提条件。

第十四章 电磁感应

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律； ⑵ 理解动生电动势和洛仑兹

力的关系，掌握动生电动势的实质和计算，了解感生电动势；⑶

了解自感系数、互感系数；⑷ 了

解磁场能量及磁场能量密度的概念。

【重点难点】

81

拉第电磁感应定律，动生电动势，感生电动势，磁场能量

第一节 电磁感应的基本定律

一、电磁感应现象

二、楞次定律 三、法拉第电磁感应定律

第二节 动生电动势

一、动生电动势

二、发电机的基本原理

第三节

感生电动势和感生电场

三、感生电动势的计算

一、感生电动势和感生电场

二、感生电场的性质

第四节

自感应与互感应

一、自感应

二、互感应

第五节

磁场的能量

一、自感线圈的磁能

二、磁场的能量

第十五章 电磁场理论的基本概念

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

了解涡旋电场和位移电流的概念⑵ 了解麦克斯韦电磁场理论和麦

克斯韦方程组的积分形式。

【重点难点】

位移电流，麦克斯韦方程组

第一节 麦克斯韦方程组

一、电磁场基本规律小结

二、位移电流 三、麦克斯韦方程组

第二节

电磁波的辐射和传播

一、电磁波的基本性质

二、电磁波能量 三、电磁波谱

电磁感应部分说明：

1. 对中学物理介绍得比较多的电磁感应现象等内容，讲述中应注意与中学教学的衔接，减少不必

要的重复。

2. 电磁感应的重点在于通过法拉第电磁感应定律，学习电磁场的概念以及场的研究方法。

3. 重点讲述法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦关于涡旋电场和位移电流的基本假设，并阐明麦克

斯韦方程组的物理思想，帮助学生建立起统一电磁场的概念以及认识电磁场的物质性、相对性和统一性。

第十六章 光的干涉

【教学目的】

82

第五节

通过本章的教学使学生⑴

理解光的相干性，掌握光程和光程差的概念。⑵ 掌握杨氏双逢干

涉及薄膜等厚干涉条纹的分布规律，了解迈克耳逊干涉仪的工作原理。

【重点难点】

光程差，薄膜干涉，劈尖干涉和牛顿环

第一节

光源和光的相干性

一、光源

二、单色光与复色光 三、光的相干性

第二节

获得相干光的方法

一、获得相干光的方法

二、杨氏双缝干涉实验 三、洛埃镜实验

第三节

薄膜表面的干涉 第四节

劈尖干涉和牛顿环

一、劈尖干涉

二、牛顿环

第五节

迈克耳孙干涉仪

一、迈克耳孙干涉仪

二、干涉现象的应用 三、相干长度

第十七章

光的衍射

【教学目的】

通过本章的教学使学生（

1） 了解惠更斯—菲涅耳原理，掌握单缝衍射条纹分布规律，理解

光栅衍射公式；（ 2）了解圆孔衍射和光学仪器的分辩本领。

【重点难点】

夫琅禾费衍射，平面衍射光栅，仪器的分辨率

第一节

惠更斯 - 菲涅耳原理

一、光的衍射现象

二、惠更斯 - 菲涅耳原理 三、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射

第二节 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射

一、单缝衍射

二、圆孔衍射

第三节 平面衍射光栅

一、光栅方程

二、光栅光谱

第四节

光学仪器的分辨率

X 射线在晶体上的衍射

第六节

全息照相

一、全息照相

二、基本原理 三、全息照片的摄制与再现装置

四、全息照相的特点

第十八章

光的偏振

第一节

自然光和偏振光

83

一、光的偏振性

二、自然光

第二节

偏振片

马吕斯定律

一、偏振片的起偏和检偏

二、马吕斯定律

第三节

反射时光的偏振

光的双折射

第四节

一、光的双折射现象

二、尼科耳棱镜 三、二向色性与偏振片

第五节 偏振光的干涉

一、偏振光的干涉

二、椭圆偏振光和圆偏振光 三、人为双折射现象

光学部分说明：

1. 重点讲述光的干涉和衍射，使学生掌握判断波的基本特征。

2. 分波阵面干涉主要介绍杨氏双缝干涉，洛埃镜干涉可突出相位突变的实验验证。

3. 分振幅干涉的教学重点是等厚干涉及其应用。

4. 通过干涉和衍射的学习，以及一些光学器件在现代工程技术中的应用，使学生理解光栅光谱的

特征以及光谱分析的意义，了解光学精密测量的基本方法。

5. 光学也是演示手段较为丰富的一部分，可充分运用多媒体手段展示干涉和衍射现象的规律及其

变化、单缝衍射对光栅衍射的调制作用及缺级现象、偏振光的获得等内容，帮助学生加深对光学基本理论的理解。

第十九章

量子理论的实验基础

【教学目的】

通过本章的教学使学生⑴

理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。 了解玻尔氢原子

理论的意义和局限性。

⑵ 理解光电效应和康普顿效应的实验规律，以及爱因斯坦的光子理论对

⑶ 了解德布罗意的物质波假设及电子衍射实验。理

( 波长、频率 ) 和粒子性的物理量 ( 动

这两个效应的解释，理解光的波粒二象性。

解实物粒子的波粒二象性。

⑷ 理解描述物质波动性的物理量

量、能量 ) 间的关系。

【重点难点】

光电效应，实物粒子的波粒二象性

第一节

黑体辐射与能量子

四、普朗克公

一、热辐射

二、黑体辐射的实验定律 三、黑体辐射的经典解释及其困难

式与能量子假设

第二节

光电效应与光子

四、康普顿效应

一、光电效应

二、光量子假设 三、光的波粒二象性

84

第三节

原子结构

四、弗兰克 - 赫兹实

一、氢原子光谱的规律性

二、卢瑟福的原子有核模型 三、玻尔理论

验 五、玻尔理论的评论

第四节

波粒二象性

四、波函数及其统计解

一、德布罗意假设

二、德布罗意波的实验证明 三、电子显微镜

释

第五节

不确定关系

一、不确定关系

二、能量与时间的不确定关系 三、不确定关系的应用

量子理论部分说明：

1. 突出讲授光的波粒二象性的物理思想，对中学已讲解的光电效应可适当简化，避免不必要的

重复。

2. 本部分重点介绍量子力学的基本原理，帮助学生建立物质波粒二象性和量子化的概念，这是从经典物理到量子物理过渡的重要阶梯。

85

课程名称 : 工程制图

一、课程概况

所属专业 :

光电信息科学与工程 专业基础课程 1 58

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院

课程类型 : 开课学期 : 学时：

0844030 3 否

拟使用教材：

1、叶琳主编，《工程图学基础教程》 ，北京：机械工业出版社，

2004 年 7月，第 2版。

2、叶琳主编，《工程图学基础教程习题集》 ，北京：机械工业出版社， 国内 ( 外)现有教材：

2004 年 7 月，第 2 版。

1、中华人民共和国国家标准， 《技术制图与机械制图》 ，北京：国家技术监督局， 版

2、强毅主编，《设计制图实用标准手册》 ，北京：科学出版社， 3、杨惠英，王玉坤主编， 《机械制图》，北京：清华大学出版社，

1999 年，第 2

2000 年

2002 年

4、谭建荣，张树友，陆国栋主编， 《图学基础教程》 ，北京：高等教育出版社， 1999 年

1999

5、George Omura 著，王少军译， 《 AutoCAD2000 从入门到精通》 ，北京：电子工业出版社，

年

二、课程描述 （300 字以内）

本课程研究绘制和阅读工程图样和解决空间几何问题的理论和方法，研究基于特征的参数化

实体造型等现代

CAD技术，并以计算机及相应软件为工具绘制工程图样及构建三维空间形体，为

培养学生的制图技能、构型设计能力和空间想象能力打下必要的基础。同时，它又是学生学习后

续课程和完成课程设计、毕业设计不可缺少的基础。

三、课程目标

本课程的目的和任务是使学生掌握正投影法的基本理论及其应用；培养学生阅读和绘制机械图样

的基本能力；培养和发展空间想象能力、空间分析和解决问题能力；培养学生现代工程意识和创

新设计能力及应用典型的绘图软件进行计算机绘图和构型设计的能力。培养认真思考的工作态度

和严谨细致的工作作风。

86

四、教学要求

(1) 本课程是实践性很强的技术基础课， 在学习中除了掌握理论知识外， 还必须密切联系实际，更多地注意在具体作图时如何运用这些理论。只有通过一定数量的画图、读图练习，反复实践，

才能掌握本课程用正投影法表达空间几何形体和图解简单空间几何问题的基本原理和基本方法。

(2) 在学习中，必须经常注意空间几何关系的分析以及空间几何元素与其投影之间的相互关

系。只有“从空间到平面， 再从平面到空间”进行反复研究和思考，才是学好本课程的有效方法。

(3) 认真听课，及时复习，完成作业；同时，注意正确使用绘图仪器，不断提高绘图技能和绘图速度。培养用仪器、计算机和徒手绘图的能力，用投影图对物体内外形状和大小进行表达

的能力，以及根据投影图和尺寸想象出物体内外形状和大小的读图能力。

(4) 画图时要确立对生产负责的观点，严格遵守《技术制图》和《机械制图》国家标准中的有关规定，认真细致，一丝不苟。培养学生绘制和阅读中等复杂程度的零件图和装配图的基本能力，并

以培养读图能力为重点；使学生对计算机绘图及基于特征的参数化实体造型等现代

CAD内容有所

认识，并能绘制出相应的零件图及装配图及实体模型。

五、考核方式及要求

本课程平时作图作业成绩占总成绩的

30%，期末卷面考试成绩占总成绩的 70%。

六、课程内容

章

目

教学内容

工程制图基本知识 点、直线和平面的投影 立体与立体表面的交线

教 学 教学方式 或 手 段 讲授 (多媒体 ) 讲授 (多媒体 ) 讲授 (多媒体 ) 讲授 (多媒体 ) 讲授 (多媒体 ) 讲授 (多媒体 ) 讲授 (多媒体 ) 讲授 (多媒体 )

课后作业

时 数

4 6 6 6 6 6 5 5 44

思 考 题

√ √ √ √ √ √ √ √

练 习 题

√ √ √ √ √ √ √ √

一 二 三 四 五 六 七 八

组合体的视图与尺寸标注 机件的常用表达方法 标准件和常用件 零件图和装配图

计算机绘图（兼机动） 合

计

三、正文

第一章 工程制图基本知识

【教学目的 】

87

通过本章教学，使学生明确工程制图的学科性质、基本内容和学习意义，掌握工程制图相应

的国家标准；掌握绘图工具的使用方法；掌握几何作图；初步了解平面图形的分析与画法；掌握

绘图的方法和步骤等。

【重点难点 】

建立 “标准 ”的概念，掌握技术制图中的常用国家标准，并在绘制图样时能自觉遵守；基本几

何作图（线段等分，锥度、斜度画法，弧线连接）

；平面图形的绘制。

第一节 国家标准简介

一、图纸幅面及格式

二、比例 三、字体 四、图线 五、尺寸标注

第二节 绘图工具和仪器的使用方法

一、绘图铅笔

二、图板、丁字尺和三角板 三、曲线板 第三节

四、圆规和分规

几何作图

四、圆弧连接

一、常用正多边形

二、椭圆 三、斜度和锥度

第四节 平面图形的画法及尺寸标注

一、尺寸分析

二、线段分析

第五节

三、画法步骤 四、尺寸标注

尺规绘图和徒手绘图的方法和步骤

二、徒手绘图

一、尺规绘图

【思考题 】

1、绘制工程图样，为什么必须遵守国家标准？

2、简述技术制图国家标准对图线的规定。

3、简述技术制图国家标准对尺寸数字注写的规定。

第二章

【教学目的 】

点、直线和平面的投影

通过本章教学，使学生明确空间内的任何几何形体都是由点、线、面三要素组成，掌握点、

线、面的投影特性和投影规律是学习本课程的关键，使学生根据各类直线、平面的投影特征，善

于抓住主要特征。

【重点难点 】

抓住主要特征，熟悉点的三面投影规律、各类直线、平面的投影特征及在平面内取点、取直线的作图。

第一节

投影法基础

一、中心投影法

二、平行投影法 三、正投影法的基本性质

第二节

一、投影面体系

点的投影

四、两点的相对位置

五、

二、点的投影规律 三、投影面和投影轴上的点

重影点

第三节

直线的投影

三、两直线的相对位置

一、直线对投影面的相对位置和投影特性

二、直线上点的投影

88

第四节

平面的投影

三、平面上的点和直线

四、

一、平面的表示法

二、平面对投影面的相对位置和投影特性 特殊位置平面的迹线表示法

五、特殊位置圆的投影

第五节 直线与平面、平面与平面的相对位置

一、相交

二、平行 三、垂直

【思考题 】

1、简述点的三面投影规律。

2、简述正平线、水平线的主要投影特征。

3、正垂线有几面投影反应直线段的实长？

4、简述投影面垂直面积聚性投影的含义。

5、简述正平面、水平面的主要投影特征。

第三章

【教学目的 】

立体与立体表面的交线

通过本章教学，使学生明确空间立体的概念和构成，掌握基本立体（即平面立体和回转体类曲面立体）的投影作图和表面上的点与线的投影作图；掌握平面与立体相交的截交线的投影求作方法和立体与立体相交的相贯线的投影求作方法。【重点难点 】

正确理解常见回转体外形线三面投影的位置及含义；截交线投影的求作方法；相贯线投影的求作方法；特殊相贯线。

第一节 三视图的形成及其投影规律

一、三视图的形成

二、三视图的投影规律

第二节

平面立体

一、棱柱

二、棱锥

第三节

曲面立体

一、圆柱

二、圆锥 三、球 四、环

第四节 平面与立体表示相交

一、平面立体的截交线

二、平面与回转体表面相交 第五节

两回转体表面相交

四、组合相贯线

五、相贯线

一、两圆柱相交

二、圆柱与圆锥相交 三、圆柱与球相交 的特殊情况

【思考题 】

1、简述圆柱面、圆锥面、圆球面三面外形线的含义。

2、简述圆柱、圆锥、圆球截交线的空间形状。

3、简述求回转体截交线的方法和步骤。

4、简述用表面取点法求回转体相贯线的步骤。

5、简述几种特殊相贯线。

注意： 影响相贯线空间形状的三个因素：相交两者体表面的几何性质、相交两者的相对位置

以及相交两者的相对大小。强调分析相贯线空间形状在求相贯线投影中的重要性。

第四章 组合体的视图与尺寸标注

【教学目的 】

通过本章教学，使学生明确组合体的概念及形成；了解任何机器零件都可以看成是组合体；

在学习制图基本知识和正投影理论的基础上，进一步掌握组合体三视图的投影特性、组合体画图

和读图的基本方法，以及组合体的尺寸标注等。

【重点难点 】

组合体的形体分析法、组合体相邻形体间表面过渡关系的投影特征、读组合体视图。

第一节 组合体的分析

一、组合体的形成方式

二、基本体之间的连接关系 第二节

组合体的画图方法

三、过渡线的画法

一、叠加式组合体

二、切割式组合体

第三节 看组合体视图的方法 一、看图须知

二、看图的基本方法 组合体的尺寸标注

第四节

一、简单立体的尺寸标注

二、组合体的尺寸标注 三、机械零件上常见孔的标注方法

【思考题 】

1、绘制组合体三视图时，为何要先对组合体进行形体分析？目的何在？可否省去？

2、简述组合体三视图的绘制步骤。

3、简述视图中线框的含义、相邻线框的含义。

4、简述以叠加为主的组合体视图的看图方法和步骤。

5、简述以切割为主的组合体视图的看图方法和步骤。

6、简述组合体尺寸标注步骤。

7、怎样才能使组合体尺寸标注完整？要使尺寸标注清晰，应注意哪些问题？

第五章

【教学目的 】

机件的常用表达方法

通过本章教学，使学生明确当机件的形状和结构比较复杂时，其内外形状准确、完整、清晰

的表达方法； 掌握技术制图中的“图样画法”规定中机件的各种常用的表达方法—视图、

剖视图、

断面图、局部放大图、简化画法等。

【重点难点 】

灵活运用视图、剖视图、断面图等三种表达方法。

第一节 表达机件外形的方法－视图

一、基本视图

二、向视图

90

三、斜视图 四、局部视图

第二节 表达机件内形的方法－剖视图

一、剖视图的基本概念

二、剖视图的画法 三、剖视图的种类 四、剖切面的种类 五、

剖视图中的简化画法

六、剖视图中尺寸标注的特点

第三节

表达机件断面形状的方法－断面图

一、基本概念 二、断面图的种类

第四节 其它表达方法

一、局部放大图

二、简化画法

第五节 表达方法应用分析举例

【思考题 】

1、试述六个基本视图的配置关系，什么情况下需要标注？

2、剖视图有哪几种？各适用于何种场合？

3、有哪些剖切面？这些剖切面去剖切机件，可分别得到哪些剖视图？

4、剖视图是否都需要标注？在什么情况下标注可以省略？

5、简述剖视图与断面图的异同。

6、移出断面图和重合断面图各使用于何种场合？

第六章

【教学目的 】

标准件和常用件

通过本章教学，使学生明确标准件和常用件的概念；掌握螺纹、螺纹紧固件的规定画法、代号和标记；了解齿轮、键和销、滚动轴承及弹簧的规定画法、代号和标记，为下一阶段绘制和阅读机械图打下基础。

因本章主要介绍标准件、常用件的国家标准，故这一章的教学宜采用学生先自学，课堂讨论、

作业、老师归纳总结的办法解决。

【重点难点 】

螺纹的规定画法及标注、螺纹连接件的三种连接方式及连接后的规定画法。

第一节

螺纹及螺纹紧固件

四、常用螺纹的标记

五、

一、螺纹的形成

二、螺纹的结构和要素 三、螺纹的规定画法

螺纹紧固件

第二节 齿轮

一、齿轮各部分的名称和代号

二、直齿圆柱齿轮各部分尺寸的计算公式

画法

第三节 键和销

三、齿轮的规定

一、键及键联接

二、销及销联接

第四节

滚动轴承

一、滚动轴承的类型

二、滚动轴承的代号

第五节 弹簧

91

一、圆柱螺旋压缩弹簧各部分的名称及尺寸关系

二、圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法 三、

圆柱螺旋压缩弹簧画图步骤

【思考题 】

1、简述内、外螺纹正确旋合的条件及规定画法。

2、简述螺纹连接件的标记组成。

3、常用件部分参数应符合国家标准，齿轮、弹簧的那些参数应符合国家标准？

第七章

【教学目的 】

零件图和装配图

通过本章教学，使学生明确零件和装配图的概念及两者的关系；掌握零件图的内容，零件图的视图选择和尺寸标注，表面粗糙度以及零件的结构工艺性；掌握完整的装配图的组成内容，装配图的一些特殊的表达方法，对常见的一些装配结构进行合理性的比较分析，初步掌握画装配图的方法和步骤以及由装配图拆画零件图的步骤和方法。【重点难点 】

零件图的阅读及零件图合理的尺寸标注。装配图的规定画法、特殊画法及简化画法，由零件图拼画装配图的方法和步骤，装配图的阅读及由装配图拆画零件图的方法和步骤。

第一节 零件图

一、零件图的内容

二、零件图的视图选择和尺寸标注

零件图上的技术要求

三、零件上的工艺结构简介 四、

五、读零件图

第二节 装配图

一、装配图的内容

二、装配图的表达方法 三、装配图的尺寸 四、装配图中的零件序号、 七、读装配图和由装配图拆画

明细栏、标题栏

五、装配结构简介 六、由零件图拼画装配图

零件图

第三节 零、部件测绘

一、零件测绘

二、部件测绘简介

【思考题 】

1、试述零件图的内容和作用。

2、试述各类零件在视图表达上的特点。

3、简述零件图的主视图选择原则。

4、零件图的尺寸标注有哪些要求？

5、通常选择零件的哪些要素作为零件图的尺寸基准？

6、合理地标注尺寸，应考虑哪些问题？

7、装配图有哪些特殊的表达方法？

8、在装配图上应标注哪几类尺寸？

9、装配图的主视图选择应遵循什么原则？

10、由装配图拆画零件图时，依据什么方法来分离零件？

92

第二节

第三节

第八章 计算机绘图

【教学目的 】

通过本章教学，使学生了解绘图软件 AutoCAD的基础内容，主要包括绘制二维图形以及与二维图形有关的内容；初步掌握 AutoCAD的基本绘图命令，基本编辑命令，标注尺寸和标注符号及文本等，并能绘制出相应的零件图及装配图。

因本章主要介绍绘图软件

AutoCAD 的基础内容， 故这一章的教学宜采用学生先自学， 课堂讨

论、老师归纳介绍的方式。

【重点难点 】

AutoCAD的基本绘图命令，基本编辑命令，标注尺寸和标注符号及文本等。

第一节 概述

一、编程法

二、图形数据法 三、交互法

AutoCAD 基本操作

一、界面 二、命令的调用方法

三、数据的输入方式

四、坐标形式

五、选择图元目标

六、快捷功能键 七、绘图基本操作流程

AutoCAD 常用命令简介

一、显示控制

二、设置图层与线型

三、基本绘图命令

四、编辑绘图命令

五、图形修

改命令

六、图形修改命令 七、尺寸标注命令

八、设置字型和填写文字 九、目标捕捉

第四节

计算机绘图举例

一、图形绘制

二、尺寸标注

93

课程名称 :理论物理概论

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

物理学

专业基础课程 4 51

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844130 3 是

拟使用教材：

胡承正等编著， 《理论物理概论上册》 ，武汉大学出版社， 2010 年。

国内 ( 外)现有教材：

彭桓武等编著， 《理论物理基础》 ，北京大学出版社， 2011 年。

学习参考资料

刘连寿编著，《理论物理基础教程》 ，高等教育出版社，

2003 年。

一、

课程描述 （300 字以内）

理论物理概论以四大力学为基础， 是现代科技发展的科学基础之一。 本课程以大学物理、 高等数学为先行课程，着眼于理论物理的基本内容，把其中基本的物理思想和概念，基本的理论和

规律以及思考问题和数学处理的基本方法阐述清楚；在文字上力求生动活泼、深入浅出；在内容安排上，力求做到条理清楚、层次分明。

二、 课程目标

通过本课程的学习， 可以掌握理论物理学的基本框架体系，

同时掌握理论物理的最基本规律

和数学表达，特别是他们的物理含义，了解他们在各个领域中的应用，为后续课程的学习以及阅 读其他文献资料提供必要的理论物理的基础。在能力培养上侧重于培养学生抽象思维和严密的逻

辑思维能力。

四、教学要求

（ 1）掌握理论物理的发展过程。

（ 2）掌握理论物理的四大力学的基础理论。 （ 3）基本掌握理论物理的应用。

（ 4）在讲授知识的过程中注意培养学生思考，

综合运用所学知识去分析问题、

解决问题的能

力。

94

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标， 本门课程考核方式及要求为： 平时成绩占 25%，期中考试成绩占 15%；

期末考试成绩占 60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用基础知识的能力； “考试 ”主要考查理论物理的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、

分析、综合等能力。

六、课程内容

教

学

教学方式

课后作业

章

目

教学内容

时 数

或 手 段 思 考 题

练 习 题

一 牛顿力学

4 讲授 √ √ 二 热现象的基本规律 8 讲授 √ √ 三 电磁理论 9 讲授 √ √ 四 狭义相对论

9 讲授 √ √ 五 量子力学初步 9 讲授 √ √ 六 近粒子体系 9 讲授

√

√

*

机动

3

合

计

51

第一章

牛顿力学

【教学目的】

掌握力学基础知识，能运用力学知识去解决物理学及其它学科中有关力学的基本问题，了解

力学是物理学的有机组成部分，了解现代力学的发展方向，使学生能对牛顿力学及其应用有全面

深入的认识，能运用牛顿力学的原理、定律、矢量代数、微积分解决质点力学、质点组力学、

心力场、刚体力学的基本问题。 【重点难点】

受力分析，力的合成与分解，牛顿三定律，动能定理，动量定理，机械能守恒律，非惯性系，运动方程和运动量间的关系，变力作用下的动力学问题。

第一节

物体的运动

一、机械运动、质点和刚体

二、参考系与坐标系、运动方程

三、位移、速度和加速度

四、几种坐标系中速度与加速度的表达式

五、匀速直线运动与匀加速直线运动

95

有

六、圆周运动与角速度

第二节

物体的平衡

一、力及其性质

二、约束与约束力

三、摩擦与摩擦力

四、物体的平衡

第三节

牛顿三定律

一、牛顿三定律

二、质点运动微分方程

三、非惯性参考系，惯性力

第四节

动量与冲量

一、动量与冲量

二、动量定理

三、动量守恒定律

第五节

动量矩与冲量矩

一、动量矩与冲量矩

二、动量矩守恒定律

第六节 功和能

一、功

二、势能

三、动能、动能定理

四、机械能守恒定律

【思考题】

1、牛顿力学的适用范围。

第二章

热现象的基本规律

【教学目的】

了解不同条件下的物态方程，热力学函数，元功的表达式，热力学定律的表达式、应用范围，

以及如何运用这些定律解决实际问题，使学生掌握自由能和吉布斯函数的概念、定义、各自适用

的对象。

【重点难点】

热力学平衡态和温度，热力学第零、一、二、三定律，热力学函数及热力学基本方程。

第一节 热力学第零定律

温度

一、热力学系统与热力学平衡态

二、热力学第零定律

96

三、温度

四、温标

五、理想气体的温标

六、热力学系统的状态方程

第二节

热力学第一定律

一、热力学过程 热量与功

二、热力学第一定律

三、热容量、内能与焓

四、绝热过程

五、卡诺循环

第三节

热力学第二定律

一、热力第二定律

二、克劳修斯表述与开尔文表述的等效性

三、卡诺定理

四、热力学温标

第四节

熵 热力学基本方程

一、克劳修斯不等式

二、熵 热力学基本方程

三、熵增加原理

第五节

热力学函数

一、自由能和吉布斯函数

二、理想气体的热力学函数

三、麦克斯韦关系式

第六节

热力学第三定律

一、焦耳－汤姆孙效应

二、气体的液化

三、能斯特定理

四、热力学第三定律

五、物质在低温下的性质

第七节

物质的相平衡和相变

一、开放系的热力学基本方程

二、单元复相系的平衡条件

三、克拉珀龙方程

四、气液相变

【思考题】

97

1、气体的平衡状态特征，气体处于平衡状态时是否有分子热运动。

2、热力学第二定律的本质。

第三章

电磁理论

【教学目的】

了解电磁实验定律，深刻理解和掌握电动力学基本方程式，理解能流密度矢量的物理意义，

并能用它来分析实际问题中的能流情况。 掌握在均匀介质中传播的平面单色电磁波的性质和特点，平面单色电磁波在两种介质分界面上反射和折射的规律。掌握静电场和静磁场的性质，掌握解决

静电场、 静磁场问题的各种途径和方法， 特别是分离变量法和镜像法， 了解电多极矩和磁多极矩。【重点难点】

电磁现象的实验规律，电介质与磁介质，麦克斯韦方程组，电磁波与电磁能量。

第一节 电磁现象的实验规律

一、电荷与电场

二、电流与磁场

三、电磁感应

第二节

电介质和磁介质

一、电介质

二、磁介质

第三节

麦克斯韦方程组

一、麦克斯韦方程组

二、洛伦兹力

三、介质中的麦克斯韦方程组

四、电磁场边值关系

第四节

电磁波

一、电磁场的波动性

二、电磁场在介质界面上的反射和折射

第五节 电磁场的能量与能流

一、电磁场的能量守恒定律

二、电磁能量密度和电磁能流密度

第六节

电磁场的矢势和标的标势

一、矢势和标势

二、规范变换和规范不变性

【思考题】

1、麦克斯韦建立电磁理论的基本过程。

2、利用麦克斯韦方程组，导出电荷守恒律的表达式。

98

第四章

狭义相对论

【教学目的】

理解相对论的基本原理，牢固掌握洛伦兹变换公式，理解相对论的时空理论

,并能解决一些相

对论的时空问题，掌握相对论力学的基本原理，理解电磁规律的洛伦兹协变性。

【重点难点】

相对论的实验基础和基本原理、洛伦兹变换，相对论的时空理论，相对论理论的四维形式，电动力学的相对论不变性，相对论力学。

第一节 迈克耳孙－莫雷实验

一、迈克耳孙－莫雷实验

第二节

相对论的基本原理

一、相对论性原理

二、光速不变原理

第三节 洛伦兹变换

一、间隔不变性

二、洛伦兹变换

三、速度不变公式

第四节

相对论的时空理论

一、同时的相对性

二、洛伦兹－斐兹杰惹缩短

三、爱因斯坦延缓

第五节

相对论的四维表示

一、闵可夫斯基空间

二、洛伦兹变换

三、洛伦兹协变量

四、四维速度和动量

第六节 电磁场量的协变形式

一、四维电流密度矢量

二、四维电磁势矢量

三、电磁场张量

【思考题】

1、相对论的能量与动量关系，以及质量与能量关系。

2、相对论中对动量定义与牛顿力学有何不同。

第五章

量子力学初步

【教学目的】

99

掌握量子力学中单粒子体系运动基本规律和量子力学特有的基本概念，包括微粒的波粒二象

性、波函数的统计解释、态迭加原理、薛定谔方程

、表示力学量的算符，测不准原理、全同粒子

体系特性及波函数等。掌握量子力学的近似计算理论。

【重点难点】

测不准关系，算符，波函数的概念及含义，量子跃迁。

第一节

微观粒子的波粒二象性

一、经典物理学所遭遇的困难

二、量子论的提出

三、德布罗意波和微观粒子的波粒二象性

一、测不准关系

一、波函数

二、态叠加原理

一、力学量的算符表示

二、算符的一般性质

三、厄密算符的本征值和本征函数

四、厄密算符本征函数的正交性和完全性

五、不同力学量同时有确定值的条件

一、一维无限深方势阱

二、一维振子

三、中心力场

四、氢原子

一、角动量

二、自旋

三、总角动量

一、全同粒子的特性

二、全同粒子体系的波函数

一、电磁场中的薛定谔方程

第二节

测不准关系

第三节

状态与波函数

第四节

力学量和算符

第五节

薛定谔方程

第六节 角动量和自旋算符

第七节

全同粒子体系

第八节

粒子在电磁场中的运动

100

二、正常塞曼效应

第九节

定态微扰论

一、非简并态微扰论

二、简并态微扰论

第十节 量子跃迁

一、与时间有关的微扰

二、两种典型跃迁

三、光的发射与吸收

【思考题】

1、经典力学和量子力学的区别与联系。

2、微观粒子的状态用波函数完全描述，这里

“完全 ”的含义是什么？

第六章 近粒子体系

【教学目的】

掌握粒子运动状态的经典描述和量子描述，粒子相空间、量子态密度，掌握系统微观运动状态的描述以及上述两种不同描述的区别，掌握玻耳兹曼粒子、玻色子和费米子的不同特征，以及三种不同粒子系统宏观分布和微观状态，以及玻耳兹曼分布、玻色分布和费米分布。【重点难点】

宏观物体的统计规律，

近粒子体系、 近粒子体系的三种分布及麦克斯韦速度分布率。

第一节 宏观物体的统计规律

一、随机变量

二、宏观物体的统计规律

三、物理量的涨落

第二节 近粒子体系

一、热力学系统

二、粒子（系统）的经典力学描述

三、粒子（系统）的量子力学描述

四、全同粒子体系

五、近粒子体系

第三节

近粒子体系的分布

一、等几率原理

二、热力学几率

三、玻尔兹曼关系

四、近粒子体系的最可几分布

第四节 玻耳兹曼统计的适用范围

101

一、对应定律

二、玻尔兹曼统计的适用范围

三、简并温度

第五节 麦克斯韦速度分布律

一、麦克斯韦速度分布律

【思考题】

1、常见粒子，如电子，质子等组成的近粒子系统分别属于哪种哪种统计分布？

102

课程名称 : 电磁场与电磁波

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业基础课程 5 68

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844140 4 否

拟使用教材：

1、谢处方等，《电磁场与电磁波》 ，高等教育出版社，

1999 年 3 版

2004年 2版

2、王家礼等，《电磁场与电磁波》 ，西安电子科技大学出版社， 国内 ( 外)现有教材：

1、王蔷等，《电磁场理论基础》 ，清华大学出版社， 2、杨显清等，《电磁场与波》 ，国防工业出版社， 3、蔡圣善等，《电动力学》，高等教育出版社， 4、郭硕鸿，《电动力学》，人民教育出版社，

2001年1版 2003年 1版

2002年 2版 1979 年 1 版

二、课程描述 （300 字以内）

《电磁场与电磁波》课程是电子信息工程和通讯工程专业的一门重要专业基础课，它包括电

磁场和电磁波两个方面的基本概念和基本理论，通过本课程的教学，阐明电磁场的基本概念、基

本规律和基本分析计算方法，使学生获得电磁场与电磁波的基本理论知识和应用理论知识解决问

题的能力，获得与之有关的分析计算方法。

三、课程目标

本课程的目的和任务是使学生理解电磁场的基本概念、基本规律和基本分析计算方法，获得电磁

场与电磁波的基本理论知识和应用理论知识解决问题的能力，获得与之有关的分析计算方法，为

学习后续课程如《微波技术》奠定了理论基础。

四、教学要求

(1) 着重强调对电磁现象的基本知识和基本理论的理解和掌握；

(2) 强调基本理论在近代科技和电

(4) 对打“ * ”号的章

子工程中的应用； (3) 对繁难的数学推导和证明尽量用简单的方法予以阐明；

103

节不作要求，供学有余力的学生自学；

(4) 总课时约 57 学时（其中实验 9 学时）。（ 5）需先修课程

的有：高等数学、大学物理、数学物理方法。

五、考核方式及要求

平时考查与笔试相结合。平时考查内容为实验成绩（占

20%）和作业（包括小论文、小设计等）

的质量与数量（ 20%），笔试为期末测试（ 60%）。

六、课程内容

章

目

教学内容

教

学

教学方式

课后作业

时 数

矢量分析

电磁场中的基本 物理量和基本实 验定律 静电场分析 静电场边值问题 的解法

恒定磁场分析 时变电磁场 正弦平面电磁波 导行电磁波

或 手 段 讲授

思 考 题 练 习 题

√

一

6

二

6

讲授 讲授 讲授

√

三 四

10 9 12 6 10 9

√ √ √ √ √

√

√

五 六 七 八

讲授 讲授 讲授

讲授 (讨论 )

合

计 68

三、正文

第一章 矢量分析

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解矢量场与标量场的含义，掌握矢量场与标量场的散度、旋度、梯

度等三种运算方法。

【重点难点】

矢量场的散度、旋度运算及标量场梯度的运算。

第一节

标量场和矢量场 1.1 标量场 1.2 矢量场

1.3 力线方程

第二节

矢量与矢量场的不变特性 1.1 矢量场的不变特性

104

1.2 应用举例

第三节

矢量的通量 1.1 矢量的通量 1.2 散度定义

散度

1.3 散度在直角坐标系中的表示

1.4 高斯定理

第四节

矢量的环流 1.1 矢量的环流

旋度

1.2 矢量的旋度定义

1.3 旋度在直角坐标系中的表示

1.4 矢量普适公式之一

1.5 斯托克斯定理

第五节

标量场的梯度 1.1 锑度定义

1.2 梯度在直角坐标系中的表示

第六节

亥姆霍兹定理 1.1 保守场

1.2 亥姆霍兹定理 第二章

电磁场中的基本物理量和基本实验定律

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解描述电磁场的基本物理量和基本实验定律，掌握计算电场强度和

磁感应强度的积分公式。

【重点难点】

计算电场强度和磁感应强度的积分公式的应用。

第一节

电荷和电荷分布

电荷体密度

1.1

1.2 电荷面密度 1.3 电荷线密度

第二节

电流与电流密度 1.1 电流密度矢量

1.2 电流密度矢量与电荷体密度的关系 1.3 电流线密度矢量

1.4 电流线密度矢量与电荷面密度的关系 电流连续性方程 1.1 电流连续性方程 1.2 恒定电流特点 电场

库仑定律

1.1 库仑定律

105

第三节

第四节

1.2 点电荷的电场 1.3 电偶极子的电场 安培力定律 1.1 安培力定律 1.2 毕奥—沙伐定律

磁感应

第五节

第六节

电场强度的矢量积分公式

1.1 体电荷分布的电场强度计算公式 1.2 面电荷分布的电场强度计算公式 1.3 线电荷分布的电场强度计算公式 磁感应强度的矢量积分公式

1.1 体电流分布的磁感应强度计算公式 1.2 面电流分布的磁感应强度计算公式

第七节

第三章 静电场分析

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解静电场的特点以及描述静电场的两个基本方程、电位函数的意义

及其满足的方程、介质的极化现象、恒定电场的特点，掌握应用电场的边界条件计算具体问题的

方法以及如何计算电场的能量。

【重点难点】

介质的极化规律，应用电场的边界条件计算具体问题的方法。

第一节

静电场分析的基本变量 1.1 电位移矢量 1.2 物质方程

第二节

真空中静电场的基本方程 1.1 真空静电场两个基本方程 1.2 两个基本方程的证明 1.3 两个基本方程的微分形式 电位函数

第三节

1.1 电位函数的定义

1.2 电位函数与电场强度的关系 泊松方程

拉普拉斯方程

第四节

1.1 泊松方程 * 点电荷的 * 格林定理 唯一性定理

1.2 拉普拉斯方程

函数

* 格林函数

* 泊松方程的积分公式

第五节 第六节 第七节

1.1 唯一性定理 电介质的极化 1.2 极化强度

1.2 唯一性定理讨论

极化强度

1.1 介质的三种极化

第八节

1.3 束缚电荷密度

1.4 极化强度与电场强度的关系 介质中的高斯定理

边界条件

106

第九节

1.1 介质中的高斯定理 1.2 静电场的边界条件 1.3 电位的边界条件 恒定电场的基本方程 1.1 恒定电场

第十节

边界条件

1.2 恒定电场基本方程 1.3 恒定电场边界条件 导体系统的电容 导体系统的电容 电场能量 * 静电力 1.1 电场能量

第十一节

第十二节

第四章 静电场边值问题的解法

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解静电场边值问题的两个基本解法—分离变量法和镜像法，掌握球

坐标系的分离变量法和镜像法。

【重点难点】

球坐标系的分离变量法和镜像法。

第一节

直角坐标系中的分离变量法 1.1 直角坐标系中的分离变量法 1.2 应用举例

第二节 *

园柱坐标系中的分离变量法

第三节

球坐标系中的分离变量法 1.1 球坐标系中的分离变量 1.2 应用举例 镜像法

1.1 镜像法基本含义 1.2 应用举例

第四节

第五节 *

有限差分法

第五章 恒定磁场分析

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解恒定磁场的特点以及描述恒定磁场的两个基本方程、矢量位的意义及其满足的拉普拉斯方程、介质的磁化现象、掌握应用恒定磁场的边界条件计算具体问题的方法以及如何计算磁场的能量。

【重点难点】

介质的磁化规律，应用磁场的边界条件计算具体问题的方法。

第一节

恒定磁场分析的基本变量 1.1 磁场强度 1.2 物质方程

第二节

真空中磁场的基本方程 1.1 磁通连续方程 1.2 安倍环路定律

107

第三节

矢量磁位

1.1 矢量位 1.2 库仑规范

1.3 矢量位泊松方程 1.4 矢量位计算公式

磁偶极子的矢量位和标量位 1.1 磁偶极子的矢量位 1.2 磁偶极子的标量位 物质的磁化现象 1.1 物质的磁化现象 1.2 磁化强度

1.3 磁化体电流密度与磁化面电流密度 磁介质中磁场的基本方程 1.1 磁介质中磁场的基本方程 1.2 磁化强度与磁场强度的关系 磁场的边界条件

1.1 场变量 B 的法向分量的边界条件 1.2 场变量 H 的切向分量的边界条件 1.3 矢量位的边界条件 * 标量磁位 自电感

互电感

1.1 自电感 1.2 互电感 磁场能量 磁场能量 * 磁场力

第六章

时变电磁场

第四节

第五节

第六节

第七节

第八节 第九节

第十节 第十一节

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解时变电磁场的特点，麦克斯韦方程组，时变电磁场的边界条件，动态矢量位和标量位的概念及其满足的方程以及时变电磁场的能量与能流——坡印廷矢量、坡印廷定理。

【重点难点】

麦克斯韦方程组，坡印廷定理，动态位与达朗贝尔方程。

第一节

法拉第电磁感应定律

1.1 法拉第电磁感应定律的积分形式 1.2 法拉第电磁感应定律的积分形式

第二节

位移电流 1.1 位移电流

1.2 时变场安倍环路定律 麦克斯韦方程

1.1 麦克斯韦方程的积分形式

108

第三节

1.2 麦克斯韦方程的微分形式

第四节

时变电磁场的边界条件 1.1 H 的边界条件 1.2 E 的边界条件 1.3 B 的边界条件 1.4 D 的边界条件

第五节 坡印廷定理和坡印廷矢量 1.1 坡印廷定理 1.2 坡印廷矢量

第六节

波动方程 波动方程

1.1 动态矢量位 1.2 标量矢量位 1.3 洛仑兹条件

第七节

动态矢量位和标量矢量位

1.4 动态矢量位和标量矢量位满足的方程

第七章

正弦平面电磁波

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解正弦电磁场的概念及其满足的方程，电磁波在理想介质和导电媒

质中传播时的特点以及电磁波的极化特性。

【重点难点】

亥姆霍兹方程，均匀平面电磁波的表示式及其在理想介质和导电媒质中传播时的特性。

第一节

亥姆霍兹方程 1.1 正弦电磁场

1.2 麦克斯韦方程的复数形式 1.3 亥姆霍兹方程 平均坡印廷矢量

平均坡印廷矢量计算公式 理想介质中的均匀平面波

1.1 亥姆霍兹方程的均匀平面波解 1.2 均匀平面波的 H 分量 1.3 本征阻抗

1.4 均匀平面波的特点 波的极化特性 1.1 波的直线极化 1.2 波的圆极化 1.3 波的椭圆极化

损耗媒质中的均匀平面波

第二节

第三节

第四节

第五节

109

1.1 等效介电常数 1.2 传播系数

1.3 损耗媒质中的均匀平面波 对平面分界面的垂直入射 1.1 对理想导体的垂直入射

1.2 对两种导电媒质分界面的垂直入射

对平面分界面的斜入射 相速和群速

第六节

第七节 * 第八节 *

第八章

导行电磁波

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解电磁波沿矩形波导和传输线中传播时的一般特性以及谐振腔的工作特

点。

【重点难点】

矩形波导中的 TE10 波，传输线上波的传输特性。

第一节

沿均匀导波装置传播的波的一般特性 1.1 电磁波的三种模式

1.2 导波装置中的亥姆霍兹方程 矩形波导 1.1 TM波 1.2 截止频率 1.3 TE 波

矩形波导中的 TE10 波 1.1

第二节

第三节

TE10 波

1.2 波导电流分布 * 圆柱形波导

波导中的能量传输和损耗 传输线方程及其解 1.1 分布参数的概念 1.2 传输线方程及其解 传输线上波的传输特性参数 1.1 特性阻抗 1.2 传播系数 1.3 输入阻抗 1.4 反射系数 传输线的工作状态 1.1 行波状态 1.2 驻波状态 1.3 混合波状态 * 谐振腔 *

第四节 * 第五节 * 第七节

第八节

第九节

第十节

110

课程名称 :应用光学

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

拟使用教材：

光电信息科学与工程 专业基础课程 3 51

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844100 3 否

李林，《应用光学》（第 4 版），北京理工大学出版社。 国内 ( 外)现有教材：

胡玉禧，《应用光学》 （第 2 版），中国科学技术出版社， 2009 年。

迟泽英、陈文建， 《应用光学与光学设计基础》 ，东南大学出版社， 2008 年。 学习参考资料

张以谟，《应用光学》 第 3 版，电子工业出版社， 2008 年。 石顺祥等，《物理光学与应用光学》 ，西安电子科技大学出版社， 母国光，《光学》（第 2 版），高等教育出版社， 2009 年

2008 年。

莱金著，周海宪、程云芳译， 《光学系统设计》 （第 4 版），机械工业出版社， 2012 年。 李林、黄一帆， 《应用光学概念、题解与自测习题》 ，北京理工大学出版社， 赵刚、胡玉禧， 《应用光学试题与解析》 ，中国科学技术出版社，

2010 年。

2009。

顾培森等，《应用光学例题与习题集》 ，机械工业出版社， 2009 年。

Conrady AE, Applied optics and Optical design (part one/part two), New York: Dover Publications,

INC,1991.

二、课程描述 （300 字以内）

本课程为光电信息科学与工程和光学工程专业的一门专业基基础课。主要学习几何光学、目

视光学仪器原理和光学仪器外形尺寸计算，内容涵盖了传统光学仪器光学系统理论和设计和现代

光学系统（光线光学仪器、激光仪器、红外仪器等）。通过本课程的学习，使学生掌握光学系统

设计的基本原理、光度学、色度学和光学成像质量评价等基础知识，并能将这些基本知识应用于

光学仪器设计，同时为后继课程学习打下基础。

111

三、课程目标

通过数学物理方法的整个教学过程，逐渐培养学生的抽象概括能力、逻辑推理能力、空间想

象能力、自学能力以及创新能力。在传授知识的同时，要着眼于提高学生的数学素质，培养学生

用数学的方法去解决实际问题的意识、

兴趣和能力， 培养我国社会主义现代化建设所需的高层次、

综合性、复合型工程技术人才作准备。

四、教学要求

（ 1）掌握几何光学基本原理。

（ 2）掌握共轴球面系统物象关系。

（ 3）掌握平面镜棱镜系统成像性质。

（ 4）掌握成像光束选择和成像质量评价方面的知识。

（ 5）掌握色度学和辐射度学方面的基本知识。

（ 6）认识目视光学系统基本原理和设计。

（ 7）认识现代光学仪器光传输、成像等方面知识。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标， 本门课程考核方式及要求为：

平时成绩占 30%，期末考试成绩占 70%。

“考试 ”主要考查应用光学基本概念、

其中，平时成绩主要由课堂作业、课堂讨论和考勤等组成；

基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力。

六、课程内容

章

目 教学内容 几何光学基本原

理

共轴球面系统的

物象关系 眼睛和目视光学

系统

平面镜棱镜系统 光学系统中成像

光束的选择

教

学

教学方式

课后作业

时 数

或 手 段

思 考 题

练 习 题

√

一 4 讲授

二

12

讲授

√

√ √

三

4

讲授 讲授 讲授

四 五

4 7

√

√

√

112

六

辐射度学和光度

学基础 色度学基础 光学系统成像质

量评价

望远镜和显微镜 光纤光学系统 激光光学系统 红外光学系统

合

计

4

讲授 讲授 讲授

√

七 八

2 5 4 2 2 1 51

√ √

√

√

九 十 十一 十二

讲授 讲授 讲授 讲授

√

√

√ √

√

√

第一章 几何光学基本原理

【教学目的】

通过本章教学，掌握光线的概念、几何光学基本原理、折射率、成像类别和成像概念、理想像和

理想光学系统等概念。

【重点难点】

理想像相关概念的理解

【教学内容】 § 1-1 光波和光线 § 1-2 几何光学基本定律 § 1-3 折射率和光速 § 1-4 光路可逆和全反射 § 1-5 基本定律的向量形式 § 1-6 光学系统类别和成像的概念 § 1-7 理想像和理想光学系统

第二章 共轴球面系统的物象关系

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握共轴球面光学系统成像性质、球面系统基点、光路计算公式、三种放

大率计算、理想光学系统组合等知识。

【重点难点】

球面系统光路计算、光学系统基点、基面确定。

【教学内容】

§ 2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 § 2-2 符号规则

§ 2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 § 2-4 近轴光学的基本公式和它的实际意义 § 2-5 共轴理想光学系统的基点——主平面和焦点 § 2-6 单个折射球面的主平面和焦点

113

§ 2-7 共轴球面系统的主平面和焦点 § 2-8 用作图法求光学系统的理想像 § 2-9 理想光学系统的物象关系式 § 2-10 光学系统的放大率 § 2-11 物象空间不变式

§ 2-12 物方焦距和像方焦距的关系 § 2-13 节平面和节点

§ 2-14 无限远物体理想像高的计算公式 § 2-15 理想光学系统的组合

§ 2-16 理想光学系统中的光路计算公式 § 2-17 单透镜的主平面和焦点位置的计算公式 【习题】

本章习题： 1-18

第三章

眼睛和目视光学系统

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握目视光学系统的成像原理和目视光学仪器色视度调节。

【重点难点】

目视光学仪器视度调节

【教学内容】

§ 3-1 人眼的光学特性

§ 3-2 放大镜和显微镜的工作原理 § 3-3 望远镜的工作原理

§ 3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 § 3-5 空间深度感觉和双眼立体视觉 § 3-6 双眼观测仪器

【习题】

本章习题： 2-6,8-11

第四章

平面镜棱镜系统

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握平面镜棱镜系统成像基本原理、棱镜展开和平面镜棱镜系统和共轴球

面系统组合等知识。

【重点难点】

棱镜的展开和平面棱镜系统成像方向判断。

【教学内容】

§ 4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 § 4-2 平面镜的成像性质

114

§ 4-3 平面镜的旋转及其应用 § 4-4 棱镜和棱镜的展开 § 4-5 屋脊面和屋脊棱镜

§ 4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 § 4-7 确定平面棱镜系统成像方向的方法 § 4-8 棱镜转动定理

§ 4-9 共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合 § 4-10 棱镜的偏差 【习题】

本章习题： 2-6

第五章

光学系统中成像光束的选择

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握成像光束选择相关知识。

【重点难点】

入瞳、出瞳等概念。

【教学内容】

§ 5-1 光阑及其作用

§ 5-2 望远系统中成像光束的选择 § 5-3 显微镜中的光束和远心光路 § 5-4 场镜的特性及其应用

§ 5-5 空间物体成像的清晰深度——景深

【习题】

第六章

辐射度学和光度学基础

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握辐射度学和光度学基本知识。

【重点难点】

辐射度学和光度学概念容易混淆。

【教学内容】

§ 6-1 立体角的意义和它在光度学中的应用 § 6-2 辐射度学中的基本量 § 6-3 人眼的视见函数 § 6-4 光度学中的基本量

§ 6-5 光照度公式和发光强度的余弦定律 § 6-6 全扩散表面的光亮度 § 6-7 光学系统中光束的光亮度 § 6-8 像平面的光照度

115

§ 6-9 照相物镜像平面的光照度和光圈数 § 6-10 人眼的主观光亮度 § 6-11 光学系统中光能损失的计算 【习题】

本章课后习题： 1-6

第七章

色度学基础

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解色度学基本概念。

【重点难点】

【教学内容】 § 7-1 颜色视觉 § 7-2 颜色匹配 § 7-3 CIE 标准色度系统 § 7-4 CIE 标准照明体和标准光源 § 7-5 颜色测量 § 7-6 孟塞尔表色系统

【习题】

第八章

光学系统成像质量评价

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握球差、色差、光学系统分辨率，了解波像差、光学传递函数评价成像质量的方法。

【重点难点】

轴外点单色像差。 【教学内容】

§ 8-1 介质的色散和光学系统的色差 § 8-2 轴上像点的单色像差——球差 § 8-3 轴外像点的单色像差 § 8-4 几何像点的曲线表示

§ 8-5 用波像差评价光学系统的成像质量 § 8-6 理想光学系统的分辨率 § 8-7 各类光学系统分辨率的表示方法 § 8-8 光学传递函数

§ 8-9 用光学传递函数评价系统的像质

【习题】

第九章

望远镜和显微镜

116

【教学目的】

本章为共轴球面系统成像知识的具体运用。通过本章教学，使学生了解望远镜光学性能和物镜、

目镜设计的技术要求等知识。

【重点难点】

重点讲述望远镜系统。 【教学内容】

§ 9-1 望远镜的光学性能和技术条件 § 9-2 望远镜物镜 § 9-3 望远镜目镜

§ 9-4 望远镜的外形尺寸计算

第十章 光纤光学系统

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握光光纤光学性质，了解光纤的应用。

【重点难点】

重点讲述光纤光学性质。 【教学内容】 § 11-1 概述

§ 11-2 全反射光纤的光学性质 § 11-3 全反射光纤的应用 § 11-4 梯度折射率光纤

第十一章

激光光学系统

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解激光束的传播规律、高斯光束的透镜变换。

【重点难点】

用付里叶变换解数理方程以及基本解的概念。

§ 12-1 概述

§ 12-2 激光束在均匀介质中的传播规律 § 12-3 高斯光束的透镜变换 § 12-4 激光谐振腔的计算 § 12-5 激光扫描系统和? θ 镜头

§ 12-6 光学信息处理系统和傅里叶变换镜头

【习题】

本章课后习题： 1-3

117

第十二章

红外光学系统

【教学目的】

通过本章教学，使学生了解红外光学系统的功能和特点。

【重点难点】

§ 13-1 红外光学系统的功能和特点 § 13-2 红外物镜 § 13-3 辅助光学系统 § 13-4 典型红外光学系统

118

课程名称 : 光信息科学与技术概论

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业基础课程 1 10

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844040 0.5 是

拟使用教材：

自编

国内 ( 外)现有教材：

无

二、课程描述 （300 字以内）

《光信息科学与技术概论》是光信息科学与技术专业学生的一门专业学习引导课程。

三、课程目标

过本课程的学习，使学生了解该专业课程体系及相互之间的关系，增强学生学好本专业各门课程

的信心，激发学习本专业的兴趣，使学生了解在学习过程中应注意的关键环节。

四、教学要求

（ 1）了解光信息科学与技术的研究对象 （ 2）掌握光信息科学与技术各学科分类 （ 3）了解光信息科学与技术各学科内容

（ 4）了解光信息科学与技术各学科之间的相互关系 （ 5）正确认识数学在光信息科学与技术中的地位

（ 6）正确认识 实验技术在光信息科学与技术中的重要地位

五、考核方式及要求

本课程结束后通过提交论文的形式作为开卷考试方式，论文主要内容应包含对本专业的认识，如

119

何学好本专业的专业知识、掌握本专业的实践技能，对本专业学习仍有不清楚的地方。论文字数

在 2000 字以上。

六、课程内容

教

教学内容

学

教学方式

课后作业

章

目

时 数

国内外光信息科学与技术的

或 手 段

思 考 题

练 习 题

一

1

讲授

发展现状

二

光信息科学与技术研究对象 光信息科学与技术各学科的

1

讲授

三

1

讲授

分类

光信息科学与技术各学科内

四

3

讲授

容简介

光信息科学与技术各学科之

五

1

讲授

间的相互关系

数学、实验技术在光信息科学

六

1

讲授

与技术中的地位 实验室见习

合

七

2 10

实践

计

三、正文

第一部分

国内外光信息科学与技术的发展现状

【教学目的】

1. 了解光电子产业的分类和发展趋势。 2. 了解国内外光子产业的发展现状。

3. 了解设置光信息科学和技术专业的必要性。 4. 了解我国光学与光电子学发展中存在的问题

。

5. 了解我校该专业的建设情况。

第一节

光电子产业的分类和发展趋势

120

第二节

国内外光子产业的发展现状

第三节 设置光信息科学和技术专业的必要性 第四节 我国光学与光电子学发展中存在的问题

第五节 我校该专业的建设情况

第二部分 光信息科学与技术研究对象

【教学目的】

1. 了解光信息科学和技术的学科归属。 2. 了解光信息科学和技术的内涵和外延。

第一节

光信息科学和技术的学科归属

第二节 光信息科学和技术的内涵和外延

第三部分 光信息科学与技术各学科的分类

【教学目的】

1. 了解光信息科学与技术 按学科体系的分类 。

第一节 光（相干光）的产生、传输、控制

第二节 光信息的获取、检测、传输、处理和显示

第四部分 光信息科学与技术各学科内容简介

【教学目的】

1. 了解光信息科学与技术各学科课程内容。 2. 了解各课程的主要内容及其地位和作用。

第一节 数学课程

第二节 物理学基础课程

第三节 电子技术课程

第四节 计算机课程

第五节 光学、光电子学、激光课程

第六节 信息与通信课程

第七节 交叉学科课程

121

第八节 其它课程

第五部分

光信息科学与技术各学科之间的相互关系

【教学目的】

1. 了解该专业不同学科课程之间的内在联系。 2. 了解本专业培养方案。

3. 了解本专业课程设置和进度安排。

第一节 专业人才培养方案

第二节 课程设置与教学进程总体安排

第三节 课程设置与教学时间及学分分配表

第六部分

数学、实验技术在光信息科学与技术中的地位

【教学目的】

正确认识数学和实验技术在本专业培养过程中的重要作用。

第一节 数学在光信息科学与技术中的地位

第二节 实验技术在光信息科学与技术中的地位

第七部分 实验见习

【教学目的】

通过参观与本专业相关的基础实验室、专业实验室和科研实验室，进一步加深学生对实践性教学环节的重视。

122

课程名称 : 现代光学仪器分析选论

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业方向课程 5 51

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844200 3 是

拟使用教材：

自编多媒体教材

国内 ( 外)现有教材：

1. 杨国光编著，《近代光学测试技术》 ，浙江大学出版社， 1997

2. 赵宏等译，《光电仪器 : 激光传感与测量》 ，西安交通大学出版社， 2006 3. 范志刚编著，《光电测试技术》 ，电子工业出版社， 2004 4. 苏大图编著，《光学测试技术》 ，北京理工大学出版社， 1996 5. 赵立平编著，《光学测量实验与习题》 ，北京理工大学出版社， 1993 6. 严凤霞编著，《现代光学仪器分析选论》 ，华东师范大学出版社， 1992 7. 陈海清编著，《现代实用光学系统》 ，华中科技大学出版社， 2003 8. 陆同兴编著，《激光光谱技术原理》 ，中国科学技术大学出版社， 1999 9. 三期 CCD/ICCD 影像及光谱分析技术研讨会资料

( 英文 ) ，北京， 2004/2005/2007.

二、课程描述 （300 字以内）

《现代光学仪器分析选论》是光学、光学工程和光信息科学与技术等专业学生的一门重要专

业方向课，现代光学仪器突破了传统理论束缚，原理创新，技术新颖，拓宽了应用领域，激光、

红外、光纤、光信息处理等许多新技术获得应用。

三、课程目标

本课程从侧重于对光谱测量技术和典型光学仪器的介绍。通过本课程的教学使学生理解掌握

用光谱测量方法的基本原理以及主要技术特点；要求学生理解典型光学仪器的基本原理、实验参

数与技术基础，在熟悉实验室现有的光学仪器的具体操作规程和性能指标的基础上，能提出有意

义的具体的实验方案，使学生综合运用所学专业知识的能力得到锻炼。

123

四、教学要求

（ 1）掌握各类现代光学仪器的工作原理、技术性能和技术参数、操作方法。 （ 2）正确理解各种光学仪器分析方法间的区别和内在联系。

（ 3）了解光学仪器分析的新进展 (包括理论探讨 )和几种最新发展的有应用前景的光学仪器分析的新技术和新方法

五、考核方式及要求

期末考试 ( 开卷或闭卷 )50% +实验方案设计与实践 40% + 平时成绩 10%

六、课程内容

教

教学内容

学

教学方式

课后作业

章

目

时 数

绪论

或 手 段 讲授 讲授

思 考 题 练 习 题

√ √

一 二

8 4

现代光学仪器中常用的光源 光学参量的测量仪器与测量

三

6

讲授

√

方法

四

微弱信号检测的仪器和方法 典型光学仪器的工作原理及

10

讲授

√

五

10

讲授

√

其应用

六 *

实验方案设计 机动

合

10 3

讲授

√

计 51

三、正文

第一章 绪论

【教学目的】

1. 了解光学分析法的定义和分类。 2. 理解电磁辐射的性质。

4. 理解光谱分析和非光谱分析方法的基本概念。

124

5. 掌握光谱分析法仪器的部件。

第一节

光学分析法的定义和分类

一、光学分析法的定义

二、光学分析法的分类

第二节

电磁辐射的性质

一、电磁辐射的波动性

二、电磁辐射的粒子性

三、光的能量单位及换算一、幂函数

第三节 光谱分析法

一、各个电磁波谱区及其相应的光谱分析法

二、光谱分析法的类型和作用机理

第四节

非光谱分析法简介

一、散射

二、折射

三、反射

第五节 现代光学仪器的基本组成部分及其功能

一、各类光学仪器部件的配置

二、辐射源

三、单色仪

四、样品容器

五、检测器

六、信号处理和读出装置

第五节

现代光学仪器的发展趋势

第二章

现代光学仪器中常用的光源

【教学目的】

1. 了解光源的性质和技术参数。 2. 掌握现代光学仪器使用的光源。

第一节

光学测量分析对光源特性的需求分析

一、光源的特性

二、光源的种类及技术参数

第二节 波长可调谐激光光源介绍

一、可调谐激光光源工作原理简介

125

二、染料激光器

三、半导体激光器

四、光学参量振荡放大激光器

第三章

光学参量的测量仪器与测量方法

【教学目的】

1. 了解各类光学参量的测量仪器工作原理。 2. 掌握光学参量的测量仪器与测量方法。

第一节 光学参量的测量仪器工作原理一、

能量计和功率计的工作原理。二、波长计的工作原理。

三、光脉冲宽度测量仪器的工作原理。

四、光源带宽仪器的工作原理。

第二节

光学参量的测量方法

一、光的能量和功率

二、光的波长

三、光脉冲的宽度

四、光源带宽

第四章

微弱信号检测的仪器和方法

【教学目的】

1. 了解各类微弱信号检测仪器工作原理。 2. 掌握各类微弱信号检测仪器的测量方法。

第一节

微弱信号检测仪器工作原理

一、概述

二、稳态信号测量仪器的工作原理。

三、脉冲信号测量仪器的工作原理。

第二节

微弱信号检测仪器的测量方法

一、概述

二、稳态信号测量仪器的测量方法

三、脉冲信号测量仪器的测量方法

第五章

典型光学仪器的工作原理及其应用

126

【教学目的】

1. 了解各类典型光学仪器的工作原理。

2. 掌握各类典型光学仪器的应用领域和测量方法。第

一节 概述

一、现代光学仪器的分类

二、现代光学仪器的特性参数。

第三节

一、基本组成

二、工作原理

三、测量方法

四、技术参数

五、应用领域

光学多道分析仪 (OMA)

一、基本组成

二、工作原理

三、测量方法

四、技术参数

五、应用领域

一、基本组成

二、工作原理

三、测量方法

四、技术参数

五、应用领域

一、基本组成

二、工作原理

三、测量方法

四、技术参数

五、应用领域

一、基本组成

二、工作原理

第二节

荧光分光光度计

第四节

激光喇曼光谱分析

第六节

激光诱导击穿光谱分析第七节

激光质谱分析

127

三、测量方法

四、技术参数

五、应用领域

第六章

实验方案设计

【教学目的】

1. 掌握现代光学仪器实验方案设计的基本思路。 2. 掌握常用实验方设计的基本方法。

第一节

现代光学仪器实验方案设计的基本思路

一、实际问题的提出

二、解决问题的关键参数要求

三、光学仪器的选择和联用

第二节

实验方案设计的基本方法

一、实验系统的组成

二、实验系统特性分析

三、实验系统特性参量的评估

第三节

具体实验方案的设计

128

课程名称 : 光电检测技术

一、课程概况

所属专业 : 光电信息科学与工程 开课单位： 物理与电子信息学院 课程类型 : 专业方向课程 课程代码 : 0844230 开课学期 : 6 学分： 3 学时：

51

核心课程 :

是

拟使用教材：

《光电检测技术及应用》郭天太，华中科技大学出版社，

2012

国内 ( 外)现有教材：

1．《光电检测技术与系统》高岳，电子工业出版社， 2009

2．《光电检测技术》 （第二版）曾光宇，张志伟，张存林 主编，清华大学出版社有限公司，3．《光电检测技术及应用》徐熙平，张宁

编著，机械工业出版社，

2012

二、课程描述 （300 字以内）

本课程是光信息科学与技术、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、电气工程及其自动

化等专业的一门重要方向性课程。其主要内容是系统介绍光电检测技术的基础理论、相关检测器

件和典型技术应用。

三、课程目标

课程将主要讲述光电检测系统的组成、基本概念、基础知识；光电检测技术中的常用检测器

件，如光电检测器件、发光与耦合器件、电荷耦合器件、热电检测器件等；光电检测技术的典型

应用，如微弱光信号检测技术、条形码技术、光纤传感技术、激光测距与测速技术等。面向实际

应用领域，介绍现代测试和控制中重要的光电检测技术的原理方法、技术及其应用。使学生比较

全面地掌握光电检测的基本原理、基本知识和基本方法，了解科技的新动向，以便于在今后的科

研和生产实践中的应用。

四、教学要求

本课程适合光信息科学与技术、电子信息工程和通信工程等专业的三年级和四年级学生，需

要有一定的电子电路知识，最好是学习过测试技术和传感器技术等方面知识。

129

2009

五、考核方式及要求

1、作业：平时课堂作业和课后作业 2、考核方式：闭卷考试 3、成绩评定：由闭卷考试

70%、平时作业 30% 组成

六、课程内容 ：

第 1 章

光电检测理论基础

（ 6 学时）

主要内容：光电检测技术概论；光电检测理论基础知识：如半导体能带理论、光电效应、光热效应；光的概念及有关参量等。

教学重点：光电检测技术概况

基本要求：了解光电检测系统的组成及光电技术的概况，熟悉与光电检测有关的参量的意义。 第 2 章

光电检器件

（6 学时）

主要内容：光电检测器件的一般性描述；常见光电导器件的原理、性能及应用。 教学重点： 光电导器件的原理及性能 基本要求：学会选择及使用光电导器件 第 3 章

发光及耦合器件

（ 6 学时）

内容：发光二极管，激光器、电致发光屏、液晶显示器件与电子束显示器件，热辐射光源与气体

放电光源，光电耦合器件 重点：光电耦合器件

基本要求：掌握发光及耦合器件的原理和特性，学会在系统应用中如何选择器件 第 4 章

电荷耦合器件

（ 5 学时）

内容：电荷耦合器件的基本结构与工作原理，电荷耦合摄像器件，电荷耦合器件的应用重点：电荷耦合器件

基本要求：掌握电荷耦合器件的原理和特性，学会在系统应用中如何选择器件 第 5 章

热电检测器件

（6 学时）

内容：热电检测的基本原理，热敏电阻，热电偶和热电堆，热释电检测器件 重点：热释电检测器件

基本要求：热电检测的基本原理 第 6 章

微弱光信号检测技术

（6 学时）

内容：锁相放大器，取样积分器，光子计数器 重点：取样积分器

基本要求：熟悉各种弱光检测设备的原理和使用。 第 7 章

条形码技术

（6 学时）

内容：条形码的基本概念，条形码的码制及工作原理，条形码识读系统的组成及识读设备重点：取样积分器

基本要求：熟悉条形码识读系统的组成及识读设备的使用。

130

第 8 章

光纤传感技术

（ 6 学时）

内容：强度调制型光纤传感器，相位调制型光纤传感器，偏振态调制型光纤传感器，分布式光纤传感器，光纤光栅传感器 重点：分布式光纤传感器

基本要求：熟悉各类光纤传感器的基本组成和使用。 第 9 章

激光测距与测速技术

内容：激光测距技术，激光多普勒测速技术 重点：激光测距技术

基本要求：熟悉两类技术的应用。

（ 4 学时）

131

课程名称 : 信息光学

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业方向课程 6 51

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844230 3 是

拟使用教材：

吕乃光编著，傅里叶光学，机械工业出版社，

2011年 6月第 2版。

国内 ( 外)现有教材：

[1] Francis T.S.Yu, Suganda Jutamulia,

Shizhuo Yin. Introduction to Information Optics[M].

London UK: Academic Press, 2001.

[2] Edugene Hecht,

张存林 ( 译). Optics[M]. 北京：高等教育出版社， 2005.

[3] 苏显渝，李继陶 . 信息光学 [M]. 北京：科学出版社， 1999.

[4] 陈家璧，苏显渝 . 光学信息技术原理及应用 [M]. 北京：高等教育出版社， 2002.

二、课程描述 （300 字以内）

信息光学是近 40 多年迅速发展起来的一门新兴学科，

它是在全息术、 光学传递函数和激光的

基础上，从传统的、经典的波动光学中脱颖而出的。与其他形态的信号处理相比，光学信息处理

具有高度并行、大容量的特点。信息光学已渗透到科学技术的诸多领域，成为信息科学的重要分

支，得到越来越广泛的应用。 是光信息科学与技术， 光电子专业的专业必修课并且是一门主干课。

三、课程目标

通过本课程的学习使学生系统学习信息光学基础知识，培养学生理论联系实际，结合光学信

息处理技术，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。为从事

光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。

四、教学要求

本课程要求学生掌握线性系统理论、

标量衍射理论和光学成像系统理论， 初步掌握光学全息、

计算全息、莫尔现象及其应用、空间滤波、波前调制、光学相干和非相干处理等信息光学

132

的重要应用领域；初步了解最近发展起来的数字光计算机和三维面形测量。

五、考核方式及要求

本课程通过平时作业和期末考试共同来考核学生的学习情况；平时出勤和作业：

20%；期末考试：

80%。其中期末考试采用闭卷考试方式。

六、课程内容

教

目

教学内容

学

教学方式

课后作业

章

时 数

一 二 三

傅里叶分析 二维线性系统 标量衍射理论

透镜的位相调剂和傅里叶变

四

或 手 段 讲授 讲授 讲授

思 考 题 练 习 题

√ √ √

9 8 9

8

换性质

讲授

√

五 六 七 八 *

光学成像系统的频率特性 部分相干理论 光学全息 光学信息处理 机动

总计

8 8 8 8 2 68

讲授 讲授 讲授 讲授

√ √ √ √

三、正文

第一章

【教学目的】

傅里叶分析

1. 掌握特殊函数及数学定理在光学上的应用。 2. 理解并会运用一些常用函数 .脉冲函数。 3. 掌握傅里叶级数

【重点难点】

重点：掌握傅里叶变换

难点：理解二维函数的卷积

. 相关的概念

133

第一节 一些常用函数

第二节 脉冲函数

一 . 函数的定义与性质

二 . 梳状函数

第三节 卷积

一． 卷积的定义 二． 卷积的运算定律 三． 包含脉冲函数的卷积

第四节 一. 互相关 二. 自相关

三 . 三 . 有限功率函数的相关

第五节

一、正交矢量空间 二、正交函数系

第六节

一、三角傅里叶级数 二、指数傅里叶级数

第七节

一、傅里叶变换定义及存在条件 二、广义傅立叶变换

三、虚、实、奇、偶函数傅里叶变换的性质 四、傅里叶变换定理

五、可分离变量函数的变换 六、傅里叶—贝塞尔变换 七、周期函数的变换

八、一些常用函数的傅里叶变换

第二章【教学目的】

1、 理解线性系统、现行不变系统的定义。 2、 学会用数学算符表示系统

3、 理解函数的抽样、还原和宽积。 【重点难点】

1、 掌握线性不变系统的传递函数和本征函数。2、 学会线用性不变系统作为滤波器。

第一节 一、用数学算符表示系统 二、线性系统的定义 三、脉冲响应

第二节

一、线性不变系统的定义 二、线性不变系统的传递函数

相关

正交矢量空间和正交函数傅里叶级数

傅里叶变换 二维线性系统 线性系统

线性不变系统

134

三、线性不变系统的本征函数 四、线性不变系统作为滤波器 五、级联系统

六、线响应和直边响应

第三节 抽样定理

一、函数的抽样 二、函数的还原 三、空间带宽积

第三章

标量衍射理论

【教学目的】

1、 理解球面波、平面波和衍射的角谱传播。 2、 理解基尔霍夫的衍射理论

3、 掌握菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 【重点难点】

1、 掌握亥姆霍兹方程和基尔霍夫衍射公式 2、 理解余弦型振幅光栅和正弦位相光栅

第一节 一、单色光波场的复振幅表示 二、球面波 三、平面波

四、平面波的空间频率 五、局部空间频率

六、复振幅分布的空间频率

第二节一、惠更斯 -菲涅耳原理 二、亥姆霍兹方程

三、亥姆霍兹方程和基尔霍夫积分定理 四、基尔霍夫衍射公式 五、光波传播的线性性质

第三节

一、角谱的传播

二、孔径对角铺的影响

第四节一、菲涅耳衍射公式 二、菲涅耳衍射的例子 -泰伯效应

第五节

一、夫琅和费衍射公式

二、一些单孔径的夫琅和费衍射

第六节第七节一、列阵定理 二、线光栅

三、余弦型振幅光栅

光波的数学描述

基尔霍夫衍射理论衍射的角谱理论

菲涅耳衍射

夫琅和费衍射

衍射的巴比涅原理 衍射光栅

135

四、正弦型位相光栅 五、矩形位相光栅

第八节 菲涅耳衍射和分数傅里叶变换

一、分数傅里叶变换的定义和性质 二、菲涅耳衍射和分数傅里叶变换

第四章

透镜的位相调制和傅里叶变换性质

【教学目的】

1、 了解位相的调制作用 2、 掌握傅里叶变换的性质 【重点难点】

1、 掌握透镜的厚度函数

2、 掌握物体放在透镜的前后方的性质

第一节

一、透镜对于入射波前的作用 二、透镜的厚度函数 三、透镜的复振幅透过率

第二节

一、物体紧靠透镜放置 二、物体放置在透镜的前方 三、物体放置在透镜的后方 四、透镜孔径的影响

第三节

一、系统 二、应用

第五章

光学成像系统的频谱特性 光学频谱分析系统 透镜的傅里叶变换性质 透镜的位相调制作用

【教学目的】

1、 掌握透镜的成像性质，学会成像系统的一般分析。 2、 掌握衍射受限的相干成像系统的频率响应 3、 理解像差对成像系统传递函数的影响 【重点难点】

1、 衍射受限的相干和非相干成像系统的频率响应 2、 像差对 CTF 和 OTF 的影响

第一节 透镜的成像性质 第二节 成像系统的一般分析

一、成像系统的普遍模型 二、阿贝成像理论

三、单色光照明的衍射受限系统 四、非单色光照明

第三节衍射受限的相干成像系统的频率响应

一、相干传递函数

二、相干传递函数计算和运用实例 三、相干传递函数的角谱解释

四、相干现响应函数和直边响应函数

136

第四节衍射受限的非相干成像系统的频率响应

一、非相干照明时的物像关系 二、光强的空间频谱

三、光学传递函数的定义及物理意义 四、 QTF 与 CTF 的联系 五、衍射受限系统的 六、衍射受限系统的

OTF

OTF 计算和运用实例

七、非相干线响应和直边响应函数

第五节 像差对成像系统传递函数的影响

一、广义光瞳函数

二、像差对 CTF 的影响 三、像差对 OTF 的影响 四、离焦系统的 OTF 分析

第六节 相干与非相干成像系统的比较

一、截止频率 二、两点的分辨率 三、相干噪声

四、空间带宽积和自由度

第七节 光学链

一、光学链及其频谱响应

二、一些典型环节和器件的传递函数

第六章 部分相干理论

【教学目的】

1、 理解光场相干性的一般概念 2、 掌握互相干函数和想干度的测量 3、 掌握准单色光的传播和衍射 【重点难点】

1、 掌握时间和空间相干性测量 2、 理解互相干函数和复相干函数

第一节 实多色场的复值表示 第二节 光场相干性的一般概念

一、时间相干性 二、空间相干性

第三节 互相干函数

一、互相干函数和复相干度 二、互相干函数的谱表示

第四节 相干度的测量

一、干涉条纹对比度与复相干度的关系 二、时间相干性测量 三、空间相干性测量

第五节

一、傅里叶变换光谱学原理 二、想干时间与有效谱宽

第六节 准单色光的干涉

傅里叶变换光谱学

137

第七节

一、互强度的传播

二、薄透明物体对互强度的影响 三、部分相干光的衍射

四、传播现象的空间频率域分析

第八节

一、范希特 -泽尼克定理的推导 二、均匀圆形光源的例子 三、迈克尔逊测星干涉仪

准单色光的传播和衍射

范希特 -泽尼克定理

第九节 部分相干场中透镜的傅里叶变换性质 第十节 部分相干光成像

一、物象平面互强度的关系

二、相干成像与非相干成像的极端情况 三、系统的频率响应

第七章 光学全息

【教学目的】

1、 掌握同轴全息图和离轴全息图和基元全息图 2、 理解掌握几种不同类型的全息图

3、 掌握衍射、二元光学元件和二元光学元件的制作 4、 了解几种不同的记录介质 【重点难点】

1、 掌握傅里叶变换全息图、位相全息图和合成全息图 2、 平面全息图的衍射效率 3、 掌握计算全息图

第一节 引言

第二节 波前记录与再现

一、波前记录 二、波前再现

第三节

一、同轴全息图 二、离轴全息图

第四节 基元全息图分析

一、基元光栅 二、基元波带片

第五节 几种不同类型的全息图

一、菲涅耳全息图和夫琅和费全息图 二、傅里叶变换全息图 三、彩虹全息图 四、位相全息图 五、模压全息图 六、合成全息图 七、彩色全息图

第六节

一、振幅全息图的衍射效率

138

同轴全息图和离轴全息图

像全息图

平面全息图的衍射效率

二、位相全息图的衍射效率

第七节 体积全息图

一、基元全息图 二、投射体积全息图 三、反射体积全息图

第八节 计算全息图

一、计算全息图的制作过程 二、迂回位相全息图 三、计算全息干涉图 四、相息图

第九节 二元光学

一、衍射光学元件 二、二元光学元件

第十节 记录介质

一、卤化银乳胶 二、光致抗腐剂 三、光折变材料 四、光导热塑料

第十一节 全息的应用

一、全息干涉计算 二、全息光学元件 三、全息显微术

第八章 光学信息处理

【教学目的】

1、 掌握相干照明与非相干照明下的光学信息处理， Fresnel-Kirchnoff 衍射与 Fourier 变换，联合变换与频域变

换，相关检测，图像重建，图像相减

【重点难点】

1、 掌握光折变材料及应用，光学信息存储，多波混频及布拉格条件。

第一节 引言

一、什么是光学信息处理

二、光学处理与数字处理的比较

第二节 相干滤波的基本原理

一、阿贝 - 波特实验

二、空间滤波的傅里叶分析

三、相干滤波的基本原理和运算

第三节 简单振幅和位相滤波的例子

一、低通滤波 - 消除图像上周期性网格

二、高通滤波 - 用于边缘增强

第四节 光栅滤波器的应用 - 图像加减和微分

一、光栅滤波器 - 用于图像加减

139

二、复合光栅滤波器 - 用于图像微分

第五节 光学图像识别

一、全息滤波器的制作和工作原理

二、匹配滤波器

三、联合变换相关器

第六节 图像复原

一、补偿滤波器

二、逆滤波器

一、相干与非相干光处理的比较二、基于衍射的非相干空间滤波一、白光处理系统及其工作原理二、假彩色编码

一、小波变换的定义

二、几种常用的小波函数

三、光学小波变换的实现

一、非相干矩阵 - 矢量乘法器

二、矩阵 - 矩阵乘法器

三、处理双极性信号和复数数据第七节第八节第九节第十节非相干光处理

白光信息处理

光学小波变换

光学矩阵运算

140

课程名称 : 光电子器件与系统

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

拟使用教材：

光电信息科学与工程 专业方向课程 7 51

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844240 3 是

王庆友主编，电子工业出版社 国内 ( 外)现有教材：

王庆友主编，电子工业出版社

，2011 年 7 月第 2 版。

，2011 年 7 月第 2 版。

二、课程描述 （300 字以内）

光电子器件与系统为光信息科学与技术专业本科生的专业必修课程，

其预修课程有普通物理、

电动力学、固体物理等。本课程的目的在于使学生了解光电子学的概念，熟悉光电子器件的基础

知识以及实际应用。

三、课程目标

通过本课程的学习使学生系统掌握光电子学的基本概念、基本原理和基础理论，各种效应间的内

在联系，掌握光电子学基本概念、基本原理与基础理论，并对光电子技术的全貌有清晰的了解，

为进一步学习激光原理、微波与导波光学、光纤技术、光纤通信等课程奠立必要的基础，为今后

从事光通信、光信息处理、光传感等方面的研究开发工作提供必要的基础知识。

四、教学要求

通过本课程的学习，要求学生掌握光电子学的基础知识，培养专业兴趣；掌握光电子学的一些重

要概念及理论方法；注重理论与实践相结合，熟悉光电子学在有关领域的应用；了解光电子学的

发展与动态。

五、考核方式及要求

141

本课程通过平时作业和期末考试共同来考核学生的学习情况；作业及平时考勤：

20%；期末考试：

80%。其中期末考试采用闭卷考试方式。

六、课程内容

教

教学内容

学

教学方式

课后作业

章

目

时 数

光电技术基础 光电导器件

或 手 段 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授

思 考 题 练 习 题

√ √ √ √ √ √ √ √

一 二 三 四 五 六 七 八

6 6 6 6 6 6 6 6

光生伏特器件 光电发射器件 热辐射探测器件

发光器件与发光耦合器件 光电信息变换 图像信息的光电变换

光电信号的数据采集与计算

九

6

讲授

√

机接口技术

光电信息变换技术的典型应

十

6

讲授

√

用

十一

光电技术的新发展 机动

合

6 2 68

讲授

√

*

计

三、正文

第一章 光电技术基础

【教学目的】

1、 学会光辐射的度量，

2、 掌握辐射度参数与光度参数的关系

3、 理解光电效应 【重点难点】

142

1、 掌握辐射体的分类及其温度表示 2、 理解半导体对光的吸收

第一节 光辐射的度量

一、与光源有关的辐射度参数与光度参数

二、与接收器有关的辐射度参数及光度参数

第二节 光谱辐射分布与量子流速率

一、黑体辐射定律

二、辐射体的分类及其温度表示

一、内光电效应

二、光电发射效率

【教学目的】

1、 掌握光敏电阻的原理与结构 2、 理解光敏电阻的应用实例 【重点难点】

1、 掌握光敏电阻的基本特性 2、 理解光敏电阻的变换电路

【教学目的】

1、 理解硅光电二极管的工作原理2、 了解其他类型的光生伏特器件第三节 物体热辐射

第四节 辐射度参数与光度参数的关系第五节 半导体对光的吸收

第六节 光电效应

第二章 光电导器件

第一节 掌握光敏电阻的原理与结构 第二节掌握光敏电阻的基本特性

第三节理解光敏电阻的变换电路

第四节理解光敏电阻的应用实例

第三章 光生伏特器件

143

【重点难点】

1、 掌握光电二极管的基本特性 2、 掌握光生伏特器件的偏置电路

第一节 硅光电二极管

一、硅光电二极管的工作原理

二、光电二极管的基本特性

第二节

其他类型的光生伏特器件

一、 PIN 型光电二极管

二、雪崩光电二极管

三、硅光电池

四、光电三极管

第三节

光生伏特器件的偏置电路

一、反向偏置电路

二、零伏偏置电路

第四节 半导体光电器件的特性参数与选择

第四章 光电发射器件

【教学目的】

1、 掌握光电发射印记的主要特性参数 2、 掌握真空光电管的原理 【重点难点】

1、 掌握光电倍增管的基本特性

2、 了解光电倍增管的典型应用

第一节 光电发射阴极

一、掌握光电发射印记的主要特性参数

二、光电阴极材料

第二节

真空光电管与光电倍增管的工作原理

一、真空光电管的原理

二、光电倍增管

第三节 光电倍增管的基本特性

144

第四节 光电倍增管的供电电路

第五节 光电倍增管的典型应用

第五章 热辐射探测器件

【教学目的】

1、 掌握热辐射的一般规律 2、 热敏电阻与热电堆探测器 【重点难点】

1、 掌握热释电器件的基本工作原理、灵敏度、噪声、类型

第一节 热辐射的一般规律

第二节 热敏电阻与热电堆探测器

一、热敏电阻

二、热电偶探测器

三、热电堆探测器

第三节 热释电件

一、热释电器件的基本工作原理

二、热释电器件的灵敏度

三、热释电器件的噪声

第四节 热点测器概述

第六章 发光器件与光电耦合器件

【教学目的】

1、 掌握发光二极管的基本工作原理与特性

2、 掌握发光二极管的应用 【重点难点】

1、 掌握广电耦合器件的结构与电路符号

2、 光电耦合器件的应用

第一节

发光二极管的基本工作原理与特性

第二节 发光二级管的应用

第三节 半导体激光器

一、半导体激光器的发光原理

145

二、半导体激光器的结构

第四节 光电耦合器件

一、光电耦合器件的结构与电路符号

二、光电耦合器件的特性参数

第七章 光电信息变换

【教学目的】

1、 掌握光电信息变换的分类 2、 光电变换电路的分类 【重点难点】

1、 学会几何光学方法的光电信息变换 2、 掌握时变广电信息的调剂

第一节 光电信息变换的分类

一、光电信息变换的基本形式

二、光电信息变换的类型

第二节 光电变换电路的分类

第三节 几何光学方法的光电信息变换

一、长、宽尺寸信息的光电变换

二、位移信息的光电变换

第四节 物理光学方法的光电信息变换

一、干涉方法的光电信息变换

二、衍射方法的光电信息变换

第五节 时变光电信息的调制

一、调制的基本原理与类型

二、信号的调制

三、调制信号的解调

第八章 图像信息的光电变换

【教学目的】

1、 掌握光电成像原理与电视制式 2、 掌握电荷耦合器件

146

【重点难点】

1、 掌握 CMOS图像传感器 2、 掌握图像的增强与变像

第一节 图像传感器简介

第二节 光电成像原理与电视制式

一、光电成像原理

二、电视制式

第三节 真空摄像管

第四节 电荷合器件

一、线阵 CCD图像传感器

第五节 CMOS图像传感器

一、 CMOS成像器件的结构原理

二、典型 CMOS图像传感器

第六节 红外热成像

第七节 图像的增强与变像

一、工作原理及其典型结构

二、性能参数

三、像增强器的级联

第九章

光电信号的数据采集与计算机接口技术

【教学目的】

1、掌握单元光电信号的二值化处理

2、单元光电信号的量化处理 【重点难点】

1、序列光电信号的二值化处理

2、序列光电信号的二值化处理

第一节 光电信号的二值化处理

一、单元光电信号的二值化处理

二、序列光电信号的二值化处理

第二节 光电信号的二值化数据采集与接口

147

第三节

光电信号的量化处理与 A/D 数据采集

一、单元光电信号的量化处理

二、单元光电信号的

A/D 数据采集

第四节 视频信号的 A/D 数据采集

一、基于 PC总线的图像采集卡

二、基于 PCI 总线的图像采集卡

第十章 光电信息变换技术的典型应用

【教学目的】

1、掌握长度量光电测量

2、学会光学传递函数检测技术 3、了解搜索仪 【重点难点】

1、掌握光学系统透过率测试技术

2、掌握光电信息变换技术在印刷出版工业中的应用

第一节 长度量光电测量

一、钢板宽度的非接触自动测量

二、板材定长裁剪系统

第二节 光学传递函数检测技术

第三节 利用激光准直技术测量物体的直线度与同轴度

第四节 光电信息变换技术在搜索、跟踪与制导中的应用

一、搜索仪与跟踪仪

二、激光制导

第五节 光学系统透过率测试技术

第六节

光电信息变换技术在印刷出版工业中的应用

一、激光照排系统

二、激光雕刻凸版和凹版

三、激光打印机和复印机

第七节 表面粗糙度的检测方法

第八节 医用真空图像传感器检测技术

148

一、 X 射线图像增强器

二、医用真空图传感器的应用

第九节 激光多普勒测速技术

第十一章 光电技术的新发展

【教学目的】

1、掌握泵浦探测技术和频率上转换光电探测技术。 【重点难点】

1、掌握光电技术的应用

第一节 泵浦探测技术

第二节

频率上转换光电探测技术

第三节 光电技术的发展趋势

一、光电技术的若干进展

二、光电技术的应用

三、世界光电技术的发展趋势

149

课程名称 : 电路与电子技术

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业基础课程 3

开课单位： 课程代码 : 学分：

物理与电子信息学院 0844110 4 否

60（理论） +16（实验） 核心课程 :

拟使用教材：

王金矿：《电路与电子技术基础》 ，机械工业出版社， 2008 年 3 月自编，《电子线路实验教程》 ， 2010 年 5 月。国内 ( 外)现有教材：

1、童诗白：《模拟电子技术基础（第二版）

》，高等教育出版社， 1988.5

2、康华光：《电子技术基础模拟部分（第三版） 》，高等教育出版社， 1988

1999

3、谢嘉奎：《电子线路 (线性部分 )第四版》，高等教育出版社， 4、瀚荪：《电路分析基础（第三版） 》，高等教育出版社， 1993

5、高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》 ，电子工业出版社， 2002 年 2 月第 1 版。

二、课程描述 （300 字以内）

该课程主要是介绍电路原理和电子技术基础知识。掌握本课程的内容是成为有关光信息技术

专业人员的必备的基本要求，因此，该课程是一门重要的专业基础课。

三、课程目标

通过课堂教学、作业与实验等教学环节，使学生掌握电路和电子技术中的基本概念、基本电路、

基本分析方法和基本技能，并着重培养学生的自学能力与分析解决实际问题的能力，为以后的专

业学习和工作打下一定的基础。

四、教学要求

本课程是光信息科学与技术专业基础课，在内容上实际是三门课并成一门课，内容多、概念

多、电路种类多、电路与参数符号多，但时间又少，因此教学中更需突出重点。

150

电路部分，熟练掌握（清楚地理解）电路的基本概念和基本定律、直流电路的基本分析及计算方

法，重点是介绍分析线形网络的一般方法和常用定理；模拟电路部分，重点是掌握半导体二极管

性能及应用，半导体三极管的特性和共发射极放大电路，介绍电路中反馈和集成运算放大器；数

字电路部分，重点是组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路。对于实际的集成电路芯片，应着重

芯片的逻辑功能和使用。

五、考核方式及要求

本课程通过平时作业和期末考试共同来考核学生的学习情况；作业及平时考勤：

20%；期末考试：

80%。其中期末考试采用闭卷考试方式。

六、课程内容

序号

内容

电路的基本概念和定律

电阻电路的一般分析方法

理论课时

4 4 4 5 6 7 6 6 2 6 6 4 60

实验课时

0 0 0 2 2 2 2 0 2 2 2 2 16

课后作业

1

2

√

√

3 4 5 6 7 8 9

电路分析的几个定理 半导体器件的基本特性 晶体管基本放大电路 负反馈放大器 集成运算放大器 数制、编码与逻辑代数 集成逻辑门电路

组合逻辑电路分析与设计

√

√ √ √

√

√

√

10

√

11

12

触发器

时序逻辑电路分析与设计

√

√

小计

三、正文

第一章

电路的基本概念及基本定律

【教学目的】

1. 了解电路、电路的主要物理量、电路元件及其特性； 2. 掌握欧姆定律、基尔霍夫定律。 【重点难点】

151

本章要求重点掌握基尔霍夫定律的原理和应用。

1.1 电路模型

1.2 电路分析的基本变量

1.2.1 1.2.2 1.2.3

电流 电压

能量和功率

1.3 基尔霍夫定律

1.4 电路元件

第 2 章 电阻电路的一般分析方法

【教学目的】本章以线性电阻电路为对象，介绍了几种常用的重要定理和通用的电路分析方法。 【重点难点】网孔分析法和节点分析法是本章教学难点，学生容易混淆。 2.1 电阻的串联和并联

2.1.1 电阻的串联 2.1.2 电阻的并联

2.1.3 电阻的混联及

2.2 电阻电路功率及负载获得最大功率的条件 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

电路中各点电位的计算

应用基尔霍夫定律计算线性网络 网孔分析法 节点分析法 弥尔曼定律

Y-△等效变换

第 3 章 电路分析的几个定理

【教学目的】前面学习了分析电路的一般方法，本章将介绍线性网络的一些特性，其目的是在分 析电路的时候，可以进一步简化电路.

【重点难点】理解和学会使用戴维南定理是本章教学重点，也是难点。 3.1 叠加定理 3.2 置换定理 3.3 戴维南定理 3.4 若顿定理

3.5 应用戴维南定理分析受控源电路

第 2 篇 模拟电子技术基础

第 6 章半导体器件的基本特性

【教学目的】

通过本章教学， 使学生掌握半导体的导电特性和 PN结的单向导电性； 掌握半导体二极管以及稳压管的外特性（伏安特性曲线）和主要参数以及二极管电路的分析方法；掌握半导体三极管的 结构、工作原理、外特性（包括输入和输出特性曲线）和主要参数以及等效电路。 【重点难点】

本章的重点是半导体的导电特性和 PN 结的单向导电性；半导体二极管以及稳压管的外特性（伏安特性曲线）和主要参数以及二极管电路的分析方法；半导体三极管的结构、工作原理、外 特性（包括输入、输出特性曲线）和主要参数以及等效电路。难点是二极管电路的分析方法；半导体三极管的工作原理、外特性（包括输入和输出特性曲线）和等效电路。 6.1 半导体基础知识

6.1.1 本征半导体；

152

6.1.2 杂质半导体；

6.2 PN 结及半导体二极管

6.2.1 异性半导体的接触现象 6.2.2 PN 结的单向导电性 6.2.3 半导体二极管 6.2.4 半导体二极管的应用 6.3 半导体晶体管

6.3.1 晶体管的结构及类型 6.3.2 晶体管的放大作用 6.3.3 6.3.4

晶体管的特性曲线 晶体管的主要参数；

第 7 章

晶体管基本放大电路

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握单管共射放大电路的结构、组成和工作原理；掌握利用图解法分

析放大电路的静态和动态工作情况；掌握利用 h 参数微变等效电路分析、计算放大电路的主要技术性能指标（如：增益、输入和输出电阻等） ；掌握分压式静态工作点稳定电路的电路结构、工作原理和解析方法；掌握放大电路的三种基本组态（共射、共基和共集组态）的电路结构和解析方

法。了解多级放大电路的耦合方式，特点以及主要技术性能指标（如：电压增益、输入和输出电阻等）的计算。

【重点难点】

本章的重点是单管共射放大电路的结构、

组成和工作原理； 放大电路的主要技术性能指标 （如：

增益、输入和输出电阻等） ；放大电路的图解分析法和微变等效电路分析法； 分压式静态工作点稳定电路的电路结构、工作原理和解析方法；放大电路的三种基本组态（共射、共基和共集组态）

的电路结构和解析方法。难点是放大电路的图解法和微变等效电路分析法；放大电路的三种基本组态（共射、共基和共集组态）的解析方法；多级放大电路的主要技术性能指标（如：电压增益、输入和输出电阻等）的计算。 7.1 放大电路的组成

7.1.1 7.1.2 放大电路的组成原则 直流通路和交流通路

7.2 放大电路的静态分析

7.2.1 图解法确定静态工作点

7.2.2 解析法确定静态工作点

7.2.3 电路参数对静态工作点的影响

7.3 放大电路的动态分析

7.3.1 图解法分析动态特性

7.3.2 放大电路的非线性失真

7.3.3 晶体管微变等效电路

7.3.4 3 种基本组态放大电路的分析 7.4 静态工作点的稳定及其偏置电路

第 8 章

放大电路中的反馈

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握反馈的基本概念以及反馈类型的判断；掌握负反馈对放大电路性能的影响；掌握深度负反馈下放大电路闭环电压增益的计算。了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及其消除方法。 【重点难点】

本章的重点是反馈的基本概念以及反馈类型的判断；负反馈对放大电路性能的影响；深度负反馈下放大电路闭环电压增益的计算。难点是反馈类型的判断；负反馈对放大电路性能的影响；

153

深度负反馈下放大电路闭环电压增益的计算； 8.1 反馈的基本概念

负反馈放大电路产生自激振荡的条件及其消除方法。

8.1.1 反馈的定义

8.1.2 反馈的分类和判断

8.2 反馈的 4 种组态

8.2.1 8.2.2

反馈的一般表达式；

负反馈的四种基本类型。

负反馈对放大电路性能的影响

提高放大倍数的稳定性

8.3

8.3.1

8.3.2 减小非线性失真和抑制干扰、噪声 8.3.3 负反馈对输入电阻的影响； 8.3.4 负反馈对输出电阻的影响；

8.4 负反馈放大电路的计算

8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5

深度负反馈放大电路近似估算 串联电压负反馈 串联电流负反馈 并联电压负反馈 并联电流负反馈

第 9 章

集成运算放大电路基础

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握差分放大电路（包括基本、长尾式和恒流源式差分放大电路等）的结构、工作原理和差分放大电路的输入、输出方式以及差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻的分析计算；掌握理想集成运算放大器的特性；掌握常见模拟信号运算电路（包括比例运算、加法运算和积分运算电路等）的电路结构、工作原理和应用。了解常见的有源滤波器（包括低通、高通、带通和带阻滤波器等）的电路结构、工作原理。

【重点难点】

本章的重点是差分放大电路（包括基本、长尾式和恒流源式差分放大电路等）的结构、工作原理和差分放大电路的输入、输出方式以及差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻的分析计算；常见模拟信号运算电路（包括比例运算、加法运算和积分运算以及微分运算电路等）的电路结构、工作原理和应用。难点是差分放大电路的输入、输出方式以及差模电压放大倍数、差模输入电阻和输出电阻的分析计算；常见的有源滤波器（包括低通、高通、带通和带阻滤波器等）的电路结构、工作原理。

9.1 零点漂移

9.2 差动放大电路

9.2.1 基本形式

9.2.2 长尾式差动放大电路

9.2.3 恒流源式差动放大电路 9.3 集成运放主要参数与选择

9.3.1 9.3.2

集成运放主要参数 集成运放的选择

9.4 集成运放放大器的应用

集成运放的使用 9.4.1

信号运算电路 9.4.2

有源滤波器 9.4.3

第 3 篇

第10章

数字逻辑电路基础

数制、编码和逻辑代数

【教学目的】

154

通过本章教学，使学生掌握常见的数制（如：十进制、二进制、八进制、十六进制等）及其

之间的相互转换；掌握常见的代码（如： 8421 码、余三码、循环码等）以及数制与代码之间的相互转换。了解二进制数（包括正、负二进制数）的表示。掌握三种基本的逻辑运算（如：与、或、

非）和常见的复合逻辑运算（如：异或、同或等） ；掌握逻辑代数的基本定理、基本规则和常见公式；掌握逻辑函数的公式法化简和逻辑等式的公式法证明；掌握逻辑函数的表示方法（如：真值 表、逻辑函数表达式、卡诺图、逻辑电路图、波形等）及其之间的相互转换；掌握逻辑函数的卡 诺图化简（包括带有随意项的卡诺图的化简） 。 【重点难点】

本章的重点是常见的数制（如：十进制、二进制、八进制、十六进制等）及其之间的相互转

换；常见的代码（如： 8421 码、余三码、循环码等）以及数制与代码之间的相互转换。难点是数 制与代码之间的相互转换以及二进制数（包括正、负二进制数）的表示法 ; 难点是逻辑函数的公 式法化简和逻辑等式的公式法证明；逻辑函数的卡诺图化简（包括带有随意项的卡诺图的化简） 10.1

数制与数制转换

10.1.1 数制

。

10.1.2 10.2

数制间的转换

二进制数的编码

10.2.1 二 - 十进制编码 10.2.2 字符编码 10.2.3 奇偶校验码 逻辑代数

10.3.1 基本逻辑 10.3.2 10.3.3

基本逻辑运算

逻辑函数与真值表

10.3

10.3.4 逻辑函数的基本定律 10.3.5 3 个规律

10.3.6 常用公式

10.3.7 逻辑函数的标准形式

10.4 逻辑函数的化简

10.4.1 代数法化简

10.4.2 图解法（卡诺图法） 10.4.3 卡诺图法化简

10.4.4 具有约束条件的逻辑函数化简

第 11 章集成逻辑门电路

【教学目的】本章在分析晶体二极管、晶体三极管的开关特性基础上，以分析元件构成的基本门 电路入手，分析其工作原理，其目的是帮助理解逻辑门电路

【重点难点】本章重点介绍目前广泛使用的集成 TTL 电路和 MOS电路 11.1 半导体二极管和晶体管的开关特性

11.1.1 晶体二极管的开关特性 11.1.2 晶体管的开关特性 11.1.3 由二极管与晶体管组成的基本逻辑门电路

11.2 TTL “与非”门电路

11.3 场效应晶体管与 MOS逻辑门

第 12 章 组合逻辑电路分析与设计

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握组合逻辑电路的定义；掌握组合逻辑电路的分析和设计方法；掌握常用组合逻辑电路（如：数据选择器、加法器、数值比较器、编码器、译码器等）的基本概念、

工作原理及功能。 了解用 MSI 实现组合逻辑电路的设计； 了解组合逻辑电路的竞争 - 冒险现象、 产

155

生原因及消除方法。 【重点难点】

本章的重点是组合逻辑电路的分析和设计；常用组合逻辑电路（如：数据选择器、加法器、

MSI（如：用数据选择器、 数值比较器、编码器、译码器等）的基本概念、工作原理及功能；用

MSI（如：用数据选择器、加法器、译 加法器、译码器等）实现组合逻辑电路的设计。难点是用

码器等）实现中、大规模集成电路的组合逻辑设计。 12.1 组合逻辑电路的分析

12.1.1

12.1.2 组合逻辑电路的一般分析方法 加法器电路分析

编码器电路分析 12.1.3 译码器电路分析 12.1.4

12.2 组合逻辑电路的设计

组合逻辑电路设计的基本思想 12.2.1 组合逻辑电路的一般分析方法 12.2.2 组合逻辑电路的设计举例 12.2.3

12.3 组合逻辑电路的竞争 - 冒险

12.3.1 竞争 - 冒险现象； 12.3.2 竞争 - 冒险现象的判断

竞争 - 冒险的消除 12.3.3

【思考题】

1. 思考数据选择器在实现逻辑函数方面的应用及其级连扩展。

2.

思考译码器在实现逻辑函数和数据分配器方面的应用及其级连扩展。

第13章

触发器

【教学目的】

通过本章教学， 使学生掌握几种常见触发器

（如：基本 RS触发器、 同步触发器、 主从触发器、

边沿触发器等）的组成结构、逻辑符号和逻辑功能；掌握触发器的功能表示（如：特性表、次态卡诺图、特性方程、激励表、状态转换图、波形图等）及其之间的相互转换。了解触发器的公式法类型转换和图形法类型转换；了解触发器的基本应用。【重点难点】

本章的重点是几种常见触发器（如：基本 RS触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器等）的组成结构、工作原理和逻辑功能；触发器的功能表示（如：特性表、次态卡诺图、特性方 程、激励表、状态转换图、波形图等）及其之间的相互转换。难点是主从触发器、边沿触发器的组成结构和逻辑功能；触发器的功能表示（如：特性表、次态卡诺图、特性方程、激励表、状态转换图、波形图等）及其之间的相互转换。 13.1 基本触发器

基本触发器的逻辑结构和工作原理

13.1.2 基本触发器功能的描述

13.2 同步触发器

13.2.1 13.2.2 13.2.3

13.3

同步 RS触发器； 同步 D 触发器；

同步触发器的触发方式和空翻问题

13.1.1

主从触发器

13.3.1 主从触发器烦人基本原理

13.3.2 主从 JK 触发器及其一次反转现象

13.4 边沿触发器

13.4.1 维持阻塞 D 触发器 13.4.2 边沿 JK 触发器 ※ 13.5 触发器的类型转换本节选修。 【思考题】

156

1. 思考不同触发器（如：基本 RS触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器等）功能分析的方法之间的区别。

2. 思考同步 JK 触发器的一次变化的问题。 3.

思考激励表的应用。

第 14 章 时序逻辑电路分析与设计

【教学目的】

通过本章教学，使学生掌握时序逻辑电路的基本概念；时序逻辑电路的分析；深刻理解时序

电路各方程组（输出方程组、驱动方程组、状态方程组） ，状态转换表、状态转换图及时序图在分 析和设计时序电路中的重要作用。了解同步时序逻辑电路的设计；了解常用时序电路，尤其是计数器、移位寄存器组成及工作原理；简单介绍异步时序逻辑电路的概念及其分析。【重点难点】

本章的重点是时序逻辑电路的基本概念（如：时序逻辑电路的定义、分类等） ；时序逻辑电路

的分析；时序逻辑电路的功能表示（如：方程组、状态表、状态图、时序图等） 。难点是时序逻辑 电路的分析；时序逻辑电路的功能表示（如：方程组、状态表、状态图、时序图等） ；常见时序逻 辑电路（如：计数器、寄存器等）的组成和工作原理；同步时序逻辑电路的设计。 14.1 时序逻辑电路的概述

14.1.1 时序逻辑电路的特点 14.1.2 时序逻辑电路的功能描述方法 14.1.3 时序逻辑电路的分类

14.2 时序逻辑电路的分析 14.3

计数器 14.3.1 异步计数器

14.3.2 同步计数器

14.4 寄存器和移位寄存器

14.4.1 寄存器； 14.4.2 移位寄存器。 ※ 14.5

时序逻辑电路的设计

本节选修。

实验部分

一、实验的性质与任务

《电路与电子技术》是一门具有工科特点和实践性很强的课程，加强工科训练，特别是技能的培养，对于培养理工类人员的素质和能力具有十分重要的作用。因此，在学生学习《电路与电子技术》课程的同时，应加强各种形式的实践环节。

《电路与电子技术》 课程实验是安徽师范大学光信息技术与科学专业本科生的必修实践课程。《电路与电子技术》课程实验的任务是使学生在获得《电路与电子技术》课程方面基础理论、基 本知识的同时，培养学生分析和解决实际问题的能力，以及提高学生的综合动手和工程设计等方面的技能。

二、实验目的与要求

《电路与电子技术》课程实验，按性质可以分为验证性实验、训练性实验（基本操作）

性实验和设计性实验四大类。

、综合

1、 验证性和训练性实验主要是针对《电路与电子技术》本门学科范围内的为论证理论和培养 实际技能奠定基础。 这类实验除了巩固加深某些重要的基础理论外， 主要在于帮助学生认识现象， 掌握基本实验知识、基本实验方法和基本实验技能。

2、 综合性实验属于应用性实验，实验内容侧重于某些理论知识的综合应用，其目的是培养学生综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。 3、

设计性实验对于学生来说具有一定的探索性，它主要侧重于某些理论知识的灵活运用。例

如，完成特定功能电子电路的设计、 安装和调试等。 要求学生在教师的指导下进行查阅资料、设计方案与组织实验等工作，并写出实验报告。这类实验对于提高学生的素质和科学实验能力非

157

常有益。

总之，《电路与电子技术》课程实验应突出基础技能、设计综合应用能力和创新能力的培养，以适应培养面向 21 世纪人才的要求。

尽管《电路与电子技术》 课程实验的各个实验的目的和内容不同， 但是为了培养良好的学风，充分发挥学生的主观能动作用，促使其思考、完成实验并有所创新。我们对实验前、实 验中和实验后分别提出如下基本要求。 1、 实验前的要求

为了避免盲目性，学生应对实验内容进行预习。要明确实验目的和要求，掌握有关电子线路的基本原理，拟出实验方法和步骤，设计实验表格，初步估算或分析实验结果，对思考题作出初步解答。

2、 实验中的要求

学生要自觉遵守实验室规则。 学生应根据实验内容准备好实验所需的仪器设备和装置且安放适当，并按照实验方案连接实验电路和测试电路。

学生要认真记录实验条件和所得数据，发生故障应思考，耐心排除，并记下故障的排除过程和方法。

实验结束时，可将记录送指导教师审阅签字，经指导教师同意后方可拆除线路，清理现场。 3、

实验后的要求

实验后要求学生认真写好实验报告，并按时完成。

三、实验项目及内容提要

秋季学期 实验类型 基 验本综设 证操合计

作

序 号

实验名称

学 必 选 时 开 开

内容提要

电子线路实验中常用电子仪器以及模拟

√ √

电路实验设备的结构，基本功能和使用；使 用示波器观察正弦信号波形以及读取波形参 数。

放大电路静态工作点的调试、测量；放

大电路电压放大倍数、输入和输出电阻以及

√ √

最大不失真输出电压等参数的测试；常用电 子仪器以及模拟电路实验设备的使用。

射极跟随器的特性及其测试；放大电路

电压放大倍数、输入和输出电阻以及最大不

√ √

失真输出电压等参数的测试。

1

《常用电子仪器的使用》

2 √

2

《单管共射放大电路》

2 √

3

《射极跟随器》

2 √

理解差分放大器性能及特点；掌握差分

放大器主要性能指标的测试方法。

4 《差分放大器》 2 √ √ √

158

数字电路实验装置的结构，基本功能和

5

《组合逻辑电路的

设计与测试》

2

√

√ √

使用；掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。

中规模集成数据选择器逻辑功能的测试

及使用；用中规模集成数据选择器设计构成 √

2 √

6 《数据选择器及其应用》

组合逻辑电路。

7《触发器及其应用》

2√√√

基本 RS触发器， JK、 D和 T 触发器的逻

辑功能的测试；中规模集成触发器的逻辑功

能的测试及使用；触发器之间相互转换。 用集成触发器构成计数器；中规模集成

计数器的使用及功能测试；运用集成电路计 √

2 √√

数器设计构成 1/N 分频器。

8《计数器及其应用》

四、实验报告的形式 1、 实验报告的内容

列出实验条件，包括何时与何人共同完成什么实验，使用仪器的名称。 认真整理和处理测试所得数据。

对测试结果进行理论分析，作出简明扼要的结论。 找出误差的产生原因，提出减少实验误差的措施。 记录故障的产生情况，说明排除故障的过程和方法。

写出对本次实验的心得体会。

2、 实验报告的要求

实验报告应文理通顺，书写简洁；符号标准，图表齐全；讨论深入，结论简明。

五、本课程实验考核方式、方法以及成绩评定方法

《电路与电子技术》课程实验的成绩包含两部分，其中实验操作成绩占实验成绩的

验报告成绩占实验成绩的 50%。

《电路与电子技术》课程实验的成绩作为《电子技术基础》课程总成绩的一部分，占《电路

与电子技术》课程总成绩的 20%。 六、实验应配套的主要仪器设备名称、型号及台 《电路与电子技术》课程实验的主要仪器设备： 电路实验装置，示波器，数字万用表等。

一个实验教学班应配 20 套主要的仪器设备。

(套 )数

KHM-2B型模拟电路实验装置， KHD-2 型数字

50%，实

159

课程名称：毕业论文（设计）

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业实践课程 第 8 学期 10 周

开课单位： 课程代码 : 学分：

物电学院 0844460 10

二、课程描述（ 300 字以内）

毕业论文是教学计划的重要组成部分。 毕业论文可使学生把从书本上学到的专业

基础知识和专业知识同实际结合起来，巩固专业理论教学的效果，使学生获得实际经

验，培养学生调查、研究、观察和分析问题的能力；达到学习社会、接触社会、从思

想品德到专业知识的全面培养锻炼，使之更能适应社会要求。

三、课程目标

毕业论文是综合考查学生掌握相关专业基本理论、基本知识和基本技能，系统检

验学习与教学效果的重要教学环节。 通过毕业论文这一环节， 加深对基础理论的理解，

扩大专业知识面，完成教学计划规定的基本理论、基本方法和基本技能的综合训练，

提高学生的综合分析问题解决问题的能力。力求在收集资料、查阅文献、调查研究、

方案制定、理论计算、设计绘图、实验探讨、模拟测试、计算机处理、内容撰写、语

言表达等方面得到锻炼，实现所学知识向能力的转化。

四、课程内容

使学生在收集资料、查阅文献、调查研究、方案制定、理论计算、设计绘图、实

验探讨、模拟测试、计算机处理、内容撰写、语言表达等方面得到锻炼，实现所学知

识向能力的转化。

五、教学方式

毕业论文计划在第八学期进行，约

4 周时间，要求撰写的毕业论文在内容质量和

160

篇幅上都要达到规定的要求。

六、考核内容及方式

毕业论文成绩应以学生的学习态度、工作表现、论文质量和答辩水平为依据，既

看学生基本理论，基本技能掌握的程度，又要看学生的创造力、分析和解决实际问题

的能力。毕业论文的成绩分为优、良、中、及格、不及格五个等级。

七、其他

161

课程名称：创新实践训练

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业实践课程 第 2-8学期 17 周

开课单位： 课程代码 : 学分：

物电学院

0841610- 0841630 5

二、课程描述（ 300 字以内）

物理专业实践是教学计划的重要组成部分， 包括劳动实践 1 周（1 学分）、暑期校

外实践 6 周（ 2 学分）、暑期实践创新训练 4 周（ 1 学分）。

三、课程目标

实践教学可使学生把从书本上学到的专业基础知识和专业知识同实际结合起来，

巩固专业理论教学的效果，使学生获得实际经验，培养学生调查、研究、观察和分析

问题的能力；达到学习社会、接触社会、从思想品德到专业知识的全面培养锻炼，使

之更能适应社会要求。

四、课程内容

将课堂教学、课外活动与社会实践三者联动互补， “三课堂联动”，促进“学以致

用”，培养学生社会实践能力。通过志愿者服务队和暑期社会实践，由学科专业教师

指导，与中小学或社区结对子，搭建平台，一方面送课进社区，另一方面锻炼了学生

的实践技能和科研能力。

构建实践能力提升平台，包含“学生参与教师科研”“物理教师技能训练”两个

个模块，与“四级”实验课程共同构成实践教学体系。

“学生参与教师科研”模块，以化学物理、生物物理博士学科、物理学硕士点一

级学科等研究平台为支撑，通过整合学校的科研资源、专业实验室和大学生创新实验

室资源，利用优质教师资源和高水平实验研究科研成果，促进科研成果向教学内容的

有效转化，构建功能集约、研究性创新型特色明显的实践教学平台。内容包括由本学

162

院和相关学院各科研平台实验研究成果组成的创新性实验项目， 由学生组成团队申请实验项目、实验中心审批、学生自主完成实验项目、教师指导的方式开展实验教

学，体现了开放性、研究性、创新性和性特色。实验项目的成果向本科实验教学内容转化、向各类学生技能竞赛提供参赛作品，并向地方社会提供服务，使学生洞察学术前沿、接收科研方法训练、培养科研道德，激发科研思维，着力提高学生的实验研究能力、创新能力。

“物理教师技能训练”模块，以课程与教学论、学科教学硕士点为支撑，通过整

合中学物理设计与研究实验室、 微格训练实验室、教学实践基地等教学研究资源建成。

主要内容包括：中学物理教学技能训练的理论与实践，中学物理实验技能训练的理论与实践，“双师型”专业人才教学技能训练，卓越教师计划的理论与实践研究和“双师型”专业人才的理论与实践研究等。

这一实践创新能力提升平台的建立，持续支撑学校“雏鹰计划”，引导学生进入专业实验室，构建一支参与广、基础厚、水平高、分层次的学生学术团队。给有能力和有兴趣的本科生创建一个实践创新平台，接受教师的指导，尽早进入专业领域和学科前沿，进行科学研究训练，形成一个人才储备库。预先为教师指导学生进行项目申报、学科竞赛和毕业论文等各种活动提供人才支撑。充分利用并发挥中心的实验师资作用，启发引导学生开展课外科技、实验和科学研究活动，形成学生在研究中学习，在学习中研究的良性局面，寻找教师科研与教学的最佳结合点，达到科研促教学的目的。

五、教学方式

在专业教师的指导下，以学生团队形式在暑期进行。

六、考核内容及方式

看学生的学习态度和实践表现，看学生基本理论，基本技能掌握的程度，又要看

学生的创造力、分析和解决实际问题的能力。成绩分为优、良、中、及格、不及格五

个等级。

七、其他

163

课程名称 :近代物理实验

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

拟使用教材：

光电信息科学与工程 专业实验课程 4

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844170 3 否

1、崔执凤主编， 《近代物理实验》第 国内 ( 外)现有教材：

1、吴泳华、沙振舜、孙大明、陆同兴 学习参考资料

1 版，安徽人民出版社，

2006 年。

编，《近代物理实验》 ，安徽教育出版社， 1987 年。

1、吴思诚主编， 《近代物理实验》第

1 版，北京大学出版社， 1986 年。

2、戴乐山、戴道宣编， 《近代物理实验》第 1 版，复旦大学出版社， 1995 年。

二、课程描述 （300 字以内）

近代物理实验在整个实验教学中是重要的一环，它处在普通物理实验和科学研究实验之间，

具有承上启下的作用。同时近代物理实验又是一门综合性较强的实验课程，除包括物理学发展史

上堪称为里程碑的著名物理实验外，还包括近代的实验研究方法以及在科学技术发展中起着重要

作用的实验技术。通过近代物理实验教学，培养学生用实验的方法研究物理现象与物理规律的习

惯，同时培养学生在科学实验中发现问题与解决问题的能力、严谨的科学态度及认真踏实的工作

作风等优良素质，为进一步的学习与工作打下坚实的基础。

三、课程目标

通过近代物理实验，使学生掌握现代科学技术和科学实验的基本方法与技能，培养他们对物

理现象的观察能力和分析能力，引导他们了解实验物理在物理概念的产生、形成和发展过程中的

作用，学习近代物理中一些常用的方法、技术、仪器和知识，进一步培养良好的实验习惯以及严

谨的科学作风，使学生在一定程度上获得用实验方法和技术研究物理现象和规律的能力，提高学

生解决和分析问题以及从事科学实验研究的能力，培养学生的理论联系实际的本领和开拓创

新精神，以适应二十一世纪人才培养的要求。

四、教学要求

1

1、提高学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力

2、提高学生阅读参考资料、正确设计测量方法和选择仪器、观察现象、操作、正确测量、 处理实验数据以及分析与总结实验结果等方面的能力； 3、加深对近代物理学中的基本现象及其规律的理解； 4、巩固和加强有关实验数据处理及误差分析方面的训练；

5、培养实事求是、踏实细致、严肃认真的科学态度和克服困难、坚韧不拔的工作作风以及科学 的、良好的实验素质和习惯。

五、考核方式及要求

1、本课程的采用完成实验的平时考核、 实验原理的笔式和操作能力的操作考试相结合的考核方式。

2、实验成绩评定方法：平时成绩（实验报告、完成实验表现） 40%，笔试成绩： 40%，操作

考试成绩： 20%，若上述三门成绩中有两门成绩达不到及格，则总成绩为不及格。

六、课程内容

（一）、实验项目及内容提要

秋季学期

必 选

开 开

序

实 验 名 称

学 时

实验类型

验 基本

综 设

内

容

提

要

号

21

证 操作 合 计

绪论

√

容，认识近代物理实验的研究方法和学习要求。

了解本课程的学习目的、任务和内

2

原子光谱（氢、氘和钠光谱）

6 √ √ 研究原子光谱的规律。

3

夫兰克－赫兹实验

6 √ √ 证明原子能级的存在。

研究单晶体的完整性、对称性、取

4

Ｘ光在晶体中的衍射 ―― 劳厄照相法

6 √

√

向及无序性。

5

Ｘ光在晶体中的衍射 ―― 德拜－谢乐粉末法

6 √

√

测定粉末样品中晶粒的点阵常数及

其所属的晶胞类型。

研究激光器的纵模和横模特性。 掌握核磁共振技术的原理和研究方 法，研究物质的核磁共振信号。 掌握激光喇曼光谱的原理和研究方 法，测定小分子的激光喇曼光谱，

6 7

激光模谱分析

6 √ 6 √

√ √

核磁共振

8

激光拉曼光谱

6 √

√

通过对光谱结构的分析，确定分子 正则振动模的振动频率。

165

秋季学期

学 必 选 时 开 开

实验类型

序 号

实 名

验 称

验 基本

综 设

内容提要

证

操作

合 计

掌握光磁共振技术的原理和研究方

√

法，研究原子能级的精细结构和超 精细结构。

掌握塞曼效应的原理和研究方法，

9

光磁共振

塞曼效应

6 √

10

6 √

√

研究原子的内部能级结构。

掌握锁相放大技术的工作原理，并

锁相放大器原

11

理、技术

6 √

√ √

应用于测定连续的微弱光谱信号。 采用拍频法测光速。

掌握激光诱导击穿光谱技术的基本

12

光速测定

6 √

13

微波实验

6 √

√

原理，并利用该技术测定微量元素 的含量

（二）、实验报告的形式

近代物理实验报告应以科技论文的形式完成，其主要内容应包括以下几个方面：

1、所完成实验的研究背景、作用和意义 2、实验装置和实验原理 3、实验结果和讨论

（三）、实验应配套的主要仪器设备名称、型号及台

每个必做实验应配套的主要仪器设备

4 套。

(套 )数

166

课程名称 :光电信息科学与工程专业实验

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业实验课程 5

实验（ 128）讲授（ 8）

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844180 5 是

拟使用教材：

自编，《光电信息科学与工程专业实验讲义》

， 2012。

国内 ( 外)现有教材：

1、陈士谦编，《光信息科学与技术专业实验》

，北京交大出版社， 2007 年 ，清华大学出版社， 2015 年。

2、裴世鑫编，《光信息科学与技术专业实验》

二、课程描述 （300 字以内）

根据光信息科学与技术专业学生的知识结构特点、社会对本专业毕业生的具体要求，结合本

专业理论课和光学及光学工程硕士研究生培养方案的设置，按照

“激光物理与技术 ”、 “信息光学

与光信息处理 ”、 “光电检测技术 ”、“导波光学与光通信 ”和 “光信息存储与显示 ”编写，满足光信息

科学与技术专业本科生的实验教学需要。

三、课程目标

1、通过实验， 加深对光电子技术基本理论知识的理解，

熟练掌握光电子技术的基本测试原理、

实验方法、实验思想、操作技能，实验结果分析，掌握实际光学系统的设计方法； 2、熟悉并掌

握常用光学仪器设备的使用方法； 3 、通过实践环节，培养学生运用基础理论知识，分析和

解决激光光电子技术中实际问题的能力和创新能力。

四、教学要求

1、提高学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力

2、提高学生阅读参考资料、正确设计测量方法和选择仪器、观察现象、操作、正确测量、 处理实验数据以及分析与总结实验结果等方面的能力；

3、加深对光电信息科学与工程中的基本现象及其规律的理解； 4、巩固和加强有关实验数据处理及误差分析方面的训练；

167

5、培养实事求是、踏实细致、严肃认真的科学态度和克服困难、坚韧不拔的工作作风以及科学的、良好的实验素质和习惯。

五、考核方式及要求

1、本课程的采用完成实验的平时考核、 实验原理的笔式和操作能力的操作考试相结合的考核方式。 2、实验成绩评定方法：平时成绩（实验报告、完成实验表现）

40%，操作考试成绩： 60%。

六、课程内容

（一）、实验项目及内容提要

秋季学期

必 选 验

基本 综 设

序

实 验 名 称

学 时

实验类型

号

开 开

内容提要

证 操作

合 计

了解本课程的学习目的、任务和内 容，认识光电信息科学与工程专业 实验的研究方法和学习要求。 掌握强度型光纤透射传感的基本原 理与调制方式；了解强度型光纤透 射传感器的理论分析方法、调制特 性曲线及相关影响因素。

掌握光纤弯曲损耗的基本规律；了 解光纤弯曲传感原理与技术；简要 了解光纤弯曲传感调制器的特性。 掌握半导体泵浦固体激光器的工作 原理和调试方法；掌握固体激光器 被动调 的工作原理。

1 理论学时

8

√

8

2

透射式纵向光纤位移传感实验

√

√

3

微弯式光纤压力传感实验

8

√

√

4

半导体泵浦激光器调Q技术

8

√

√

Q

5

半导体泵浦激光器倍频技术

8

√

√

进行调 Q 脉冲的测量；了解固体激 光器倍频的基本原理。

通过一准直光源调整激光管和半反 射镜，使之产生激光。用功率指示

8

6

激光调腔技术实验

√

√

计检测这束激光并进一步调整膜片

使之达到最佳状态（功率最大） 。观 察光斑大小和光强分布。

观察光斑大小和分布变化，记录功 率，用干涉仪观察纵膜，比较前后 变化，分析腔长对功率、纵膜、横 膜的影响。

通过观察穿过晶体的会聚偏振光的 干涉图案，了解电场对晶体的作用 机理；通过对晶体施加不同强度的 直流电压，观察测量系统的通光情 况，绘出电压与光强的关系曲线， 求出系统的特征参数。

8

7

光束模式的选择和光功率的测量

√

√

8

8

晶体电光效应实验

√ √

168

秋季学期

必 选

开 开

要

序

实 验 名 称

学 时

实验类型

号

验 基本

证 综 设

内 容 提

操作

合 计

8

9

晶体电光调制技 术

√

√

在晶体上施加一个正弦波信号，观 察光学系统的响应情况，理解设置 静态工作点的目的和意义，以及设 置方法和要求；用一音频信号驱动 电光晶体，模拟信息对光的调制和 传输。 掌握 θ 调制假彩色编码的原理；巩 固和加深对光栅衍射基本理论的理 解。 熟悉阿贝成像原理，从信息量的角 度理解透镜孔径对分辨率的影响； 完成一维空间滤波、二维空间滤波 及高通空间滤波。

10

θ 调制空间假

彩色编码

8

√

√

11

阿贝成像原理与 空间滤波

8

√

√

8

12 光学图像加减

√

√

分别是用一维正弦光栅和复合光栅

进行处理。实验内容涉及 4F 光学系 统，傅里叶光学频域滤波，傅里叶 相移定律和卷积定理，实现光学图

像加减实验。

8

13 光学图像微分

√

√

分别是用一维正弦光栅和复合光栅

进行处理。实验内容涉及 4F 光学系 统，傅里叶光学频域滤波，傅里叶 相移定律和卷积定理，实现光学图 像微分实验。

14 扇形效应 掺杂铌酸锂晶体 基本光学特性测

量实验

8 8

√ √

√ √

了解弱光非线性光学，光折变效应

15

掌握一定的晶体光折变全息信息存

储技术， 空间光调制技术， CCD技术 应用。

8

√

√ 测量 LED 发光二极管和 LD 半导体 激光器的输出功率－电流（ 性曲线和电压－电流（

P-I ）特

V-I ）特性曲

16

LED/LD 特 性 实 验

线、 LD 半导体激光器域值电流 （ Ith ）。从而对 LED发光二极管和 LD 半导体激光器工作特性有基本 了解。

√

17

半导体激光器的

光学特性

8

√

熟悉半导体激光器的光学特性；掌 握半导体激光器准直等光路的调 节。

（二）、实验报告的形式

光信息专业实验报告应以科技论文的形式完成，其主要内容应包括以下几个方面：

1、所完成实验的研究背景、作用和意义

169

2、实验装置和实验原理 3、实验结果和讨论

（三）、实验应配套的主要仪器设备名称、型号及台

每个必做实验应配套的主要仪器设备

4 套。

(套 )数

170

课程名称 :固体物理导论

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业选修课程 6 34

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844300 2 否

拟使用教材：

黄昆 原著 韩汝琦 改编，《固体物理学》第 1 版，高等教育出版社， 1988 年。

国内 ( 外)现有教材：

阎守胜，《固体物理基础》第二版，北京大学出版社，

2003 年。

学习参考资料

方俊鑫，陆栋， 《固体物理学》 （上册），上海科学技术出版社， 1980 年 12 月第 1 版

杨顺华等译，固体物理导论，科学出版社

,1979年 2月第 1版

1983 年 5 月第 1 版

刘志远，张增顺译，

固体物理学，高等教育出版社，

Kittle C. Introduction to Solid State Physics. 5th Edition. J.Wiley and Sons, New York, 1976.

二、课程描述 （300 字以内）

固体物理学是研究固体的结构及其组成粒子（原子、离子、电子等）之间相互作用与运动规

律以阐明其性能与用途的学科。固体物理学融汇了力学、热力学与统计物理学、电动力学、量子

力学和晶体学等多学科的知识，在现代科学技术中起着非常重要的作用，是物理学的重要组成部

分，是物理专业的必修基础课。

三、课程目标

本课程主要介绍固体物理学的基础知识和基本理论，

为进一步学习和研究固体物理学各种专门

问题及相关领域的内容建立初步的理论基础。在课程教学过程中，进一步培养学生的现代科学意

识，提高分析问题与解决问题的综合能力及创新思维的能力

四、教学要求

（ 1）了解固体物理学发展的主要历程及固体物理对现代物理学与现代科学技术发展的作用。 （ 2）了解固体物理学及凝聚态领域的当代前沿概况。

171

（ 3）掌握固体物理学的基本概念与基础理论。

（ 4）掌握固体物理学分析与处理问题的基本手段和思想方法。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标， 本门课程考核方式及要求为： 平时成绩占 25%，期中考试成绩占 15%；

期末考试成绩占

60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用基础知

识的能力； “考试 ”主要考查固体物理的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、

分析、综合等能力。

六、课程内容

章 目

教学内容

教 学 教学方式 或 手 段 多媒体展示、 讲 授

多媒体展示、 讲 授

多媒体展示、 讲 授

多媒体展示、 讲 授

多媒体展示、 讲 授

多媒体展示、 讲 授

课后作业

时 数

8

思 考 题

练 习 题

8 4

第一章

晶体结构

第二章

晶体中的衍射 （补充） 固体的结合

3 4

第三章

4 6

第四章

晶格振动与晶体 的热学性质 能带理论

7 6

第五章

8

第六章

晶体中电子在电 场和磁场中的运 动

金属电子论

3

2

第七章

3

晶体中的缺陷和

第八章

合

多媒体展示、 讲 授

多媒体展示、 讲 授

3

扩散 * （机动）

计

34 35

第一章

晶体结构

【教学目的】

通过本章的教学，使学生了解晶格结构的实例、非晶态和准晶态的特征；理解和掌握晶体结

构的周期性特征及其描述方法；理解和掌握晶体结构的对称性特征及其描述方法；理解和掌握倒

格子的定义及其与正格子的关系；熟悉有关晶体结构的基本分析与计算。借助于多媒体展示，使

学生建立起晶体结构特征的直观图像。

【重点难点】

重点：晶体结构的周期性特征及其描述方法、晶体结构的对称性特征及其描述方法、倒格子及其与正格子的关系。

难点：倒格子及其与正格子的关系、对称操作与群表示

172

绪论

（一）固体物理学的发展历程

（二）固体物理学的地位与作用

第一节（ §1— 1）一些晶格的实例

简立方晶格、体心立方晶格、面心立方晶格、六角密排晶格、金刚石晶格、

NaCl 晶格、 CsCl

晶格、闪锌矿晶格、钙钛矿晶格

第二节（ §1— 2） 晶格的周期性

（一）原胞和基矢、 W-S 原胞

（二）原胞与单胞（晶胞）

（三）简单晶格与复式晶格

（四）晶格点阵的数学表述（五）例子

第三节（ §1— 3）晶向、晶面和它们的标志

（一）晶向与晶向指数

（二）晶面与晶面指数、密勒指数

第四节（ §1— 4）倒格子

（一）倒格子基矢

（二）倒格子的导出、傅里叶变换

（三）倒格子与正格子的关系

第五节（ §1— 5）晶体的宏观对称性

（一）对称操作及其数学性质

（二）立方体、正四面体、正六角柱的对称操作

（三）对称操作群

（四）晶体的宏观对称性与宏观物理性质

第六节（ §1— 6）点群

（一）对称素

（二） 32 种点群

第七节（ §1— 7）晶体的对称性与晶格点阵分类

（一）七个晶系

（二）十四种布拉伐格子

（三）空间群简介

第八节（ §1— 8）晶体表面的几何结构

（一）二维晶系和布拉伐格子

（二）二维倒格子

（三）表面相

173

*

第九节（ §1— 9）非晶态与准晶态

（机动）

（二） Penrose 拼图

（三）准晶态的例子

第二章 晶体中的衍射

【教学目的】

通过本章的教学，培养学生理论联系实际的能力。使学生了解研究固体结构性质的常用实验

方法；了解晶体

x 射线衍射的实验方法及分析原理；了解 SEM 与 STM ；掌握晶体的衍射条件；

掌握原子散射因子与晶体几何结构因子的计算。

【重点难点】

重点：晶体的衍射条件、原子散射因子与几何结构因子

难点： x 射线衍射实验分析、原子散射因子与几何结构因子

第一节（ §2— 1）晶体的衍射条件

（一）几种粒子束

（二）衍射波的加强条件

（三）劳厄方程与布拉格公式

（四）厄瓦德作图法

第二节（ §2— 2）晶体的 x 射线衍射实验方法

（一）劳厄法

（二）转动单晶法

（三）粉末法

[ 德拜 —谢勒（ Debye-Scherrer ）法 ]

第三节（ §2— 3）原子散射因子与几何结构因子

（一）原子散射因子 （二）几何结构因子 （三）例子

*

第四节（ §2— 4）用 SEM 与 STM 研究固体

（机动）

（二）扫描遂穿显微镜（

STM ）

第三章 固体的结合

【教学目的】

通过本章的教学，使学生了解晶体结合力的一般性质；掌握晶体的结合类型与特征；理解元

素和化合物晶体结合的规律性；掌握离子晶体的结合能、体积弹性模量的计算；掌握范德瓦耳斯

晶体的结合能、体积弹性模量的计算。在教学中，能够使学生认识到吸引与排斥的矛盾的差别和

对立统一是认识与理解固体的结合规律与性质的关键，培养学生的辩证思维能力。

【重点难点】

174

重点：晶体结合的一般规律、离子晶体的结合能、范德瓦耳斯晶体的结合能、体积弹性模量难点：共价结合与 sp3 杂化、体积弹性模量、范德瓦耳斯晶体的结合能

第一节（ §3— 1）离子性结合

（一）结合力的一般性质

（二）离子晶体的吸引能、马德隆常数

（三）离子晶体的排斥能、内能

（四）离子晶体的体积弹性模量、结合能

（五）离子晶体的结构与离子半径比

* （机动）

第二节（ §3— 2）共价结合

（一）成键态与反键态

（二）共价结合的饱和性与方向性3

*

（三）电离度（四） sp 杂化 （机动）

（一）价电子的 “共有化 ”

（二）金属的基本性质

（三）与其它类型结合的比较

第四节（ §3— 4）范德瓦耳斯结合

（一）范德瓦耳斯力的几种形式

（二） Lennard-Jones 势

（三）范德瓦耳斯晶体的内能、结合能、体积弹性模量。

第五节（ §3— 5）元素和化合物晶体结合的规律性

（一）负电性

（二）元素晶体结合的规律性

（三）化合物晶体结合的规律性

第四章

晶格振动与晶体的热学性质

【教学目的】

通过本章的教学， 能够使学生理解简谐近似、 格波概念、 声子概念； 理解玻恩 -卡曼边界条件；了解三维格波的一般规律、晶格振动的非简谐效应；了解确定晶格振动谱的实验方法；掌握一维

单原子、双原子晶格振动的格波解与色散关系；掌握晶格振动模式密度的计算方法；理解晶格热容量的量子理论、掌握爱因斯坦模型与德拜模型；理解格林爱森近似、掌握晶格状态方程。结合例题分析和习题训练，提高学生分析问题和解决问题的能力。【重点难点】

重点：格波概念、声子概念、一维单（双）原子晶格的振动及其色散关系、晶格振动模式密度的

175

计算、晶格热容量、晶格状态方程

难点：三维格波的一般规律、色散关系、模式密度、非简谐效应

第一节（ §4— 1）简谐近以和简正坐标

（一）简谐近似

（二）简正坐标与振动模

（三）谐振子系统的量子力学解

第二节（ §4—2）一维单原子链

（一）简谐近似与动力学方程

（二）格波解及其物理意义

（三）玻恩 -卡曼边界条件与波矢的取值

（四）色散关系

（五）长波近似

（六）简正坐标

（七）格波量子化

（八）声子概念（ 1）

第三节（ §4—3）一维双原子链

声学波与光学波（一）动力学方程与格波解

（二）色散关系

（三）边界条件与波矢的取值

（四）声学波与光学波

第四节（ §4—4）三维晶格的振动

（一）三维格波解及一般特性

（二）波矢数与模式数

（三）声子概念（ 2）及声子的准动量

第五节（ §4—5）离子晶体的长光学波

*

（一）黄方程

（二）长光学横波与纵波

（三）长光学波振动的原子理论

（四）离子晶体的光学性质

（五）极化激元

第六节（ §4— 6）确定晶格振动谱的实验方法 * （一）能量守恒与准动量守恒

（二）中子非弹性散射

176

（机动）

（三）光的散射

第七节（ §4—7）晶格振动模式密度

（一）晶格振动模式密度的定义

（二）模式密度的计算

（三）例子

第八节（ §4—8）晶格热容的量子理论

（一）晶格热容量

（二）爱因斯坦模型

（三）德拜模型

第九节（ §4— 9）晶格的状态方程

（一）晶格振动的自由能

（二）格林爱森近似与晶格状态方程

（三）格林爱森定律

第十节（ §4— 10）晶格振动的非简谐效应 * （机动）

（一）晶格热膨胀

（二）固体高温热容量

（三）晶格的热传导

第十一节（ §4— 11）有缺陷时的晶格振动

非晶固体中的原子振动

*

（机动）

（一）局域模

（二）非晶固体中的原子振动

第五章 能带理论

【教学目的】

通过本章的教学，使学生能够了解晶体能带理论的基本假设和处理问题的基本思路；理解布

洛赫定理及其推论的证明，掌握晶体能带的基本特征；熟悉克龙尼克

— 潘纳模型的求解与结论；

熟悉布里渊区、费米面等基本概念；了解平面波方法、赝势方法；掌握近自由电子近似方法及其

结论；掌握紧束缚近似方法的运用；掌握能态密度的计算方法。通过周期势场中单电子布洛赫波

的多种求解方法的学习与练习，使学生具有进一步研究与探索固体电子理论的能力。

【重点难点】

重点：布洛赫定理与布洛赫波、晶体能带的基本特征、自由电子近似、紧束缚近似、能态密度、

布里渊区

难点：布洛赫定理及其推论、平面波方法、紧束缚近似方法

第一节（ §5— 1）布洛赫定理

177

（一）能带理论的基本思想与方法

（二）平移算符与布洛赫定理

（三）布洛赫定理的若干推论与晶体能带的基本特征

（四）克龙尼克 — 潘纳模型的求解

第二节（ §5— 2）近自由电子近似（一维周期场）

（一）模型与微扰计算

（二）能带与带隙（三）能区图式

第三节（ §5— 3）近自由电子近似（三维周期场）

（一）模型与微扰计算

（二）布里渊区

（三）布里渊区与能带

第四节（ §5— 4）赝势方法

（一）赝势

（二）赝势方法

（三）空中心势

*

第五节（ §5— 5）平面波方法 （机动）

（二）能量本征值方程

第六节（ §5— 6）紧束缚近似（原子轨道线性组合法）

（一）模型与微扰计算

（二）原子能级与晶体能带的对应

（三）瓦尼尔（ Wannier）函数（四）例子

第七节（ §5— 7）能态密度和费米面

（一）能态密度

（二）等能面

（三）费米面

*

第八节（ §5— 8）表面电子态 （机动）

（二）表面态的波函数

第六章

晶体中电子在电场和磁场中的运动

【教学目的】

通过本章教学， 使学生了解在准经典近似下晶体中的电子在均匀外电场与磁场中的运动规律；熟悉平均速度、有效质量、准动量、空穴等概念；理解导体、半导体、绝缘体的能带论解释；掌

178

握运用电子准经典近似的动力学方程讨论晶体中的电子在电场与磁场中运动问题的方法。

【重点难点】

重点：平均速度、有效质量、准动量、导体半导体绝缘体的能带论解释、电子准经典近似的动力学方程

难点：波包、有效质量、空穴的特性

第一节（ §6— 1）准经典运动

（一）波包与平均速度

（二）动力学方程与准动量

（三）加速度与有效质量

第二节（ §6— 2）恒定电场作用下电子的运动

（一）一维运动的例子

（二）讨论

第三节（ §6— 3）导体、绝缘体和半导体的能带论解释

（一）满带电子

（二）导体与非导体的模型

（三）近满带与空穴

*

第四节 （ §6—4）在恒定磁场中电子的运动 回旋共振

（二）自由电子情况的量子理论

（三）电子的有效质量近似

（四）回旋共振（机动）

*

第五节（ §6— 5）德 ·哈斯 — 范 ·阿尔芬效应 （机动）

（二）二维自由电子气模型

（三）三维自由电子气模型

（四）应用举例

第七章 金属电子论

【教学目的】

通过本章的教学，使学生掌握金属自由电子气的经典与量子理论，由此理解金属导热与导电的微观机制，揭示出金属导热与导电等宏观性质的物理实质。【重点难点】

重点：金属自由电子气的量子理论、费米能级、电子容热、热电子发射与功函数难点：费米能级、电子容热、分布函数与玻耳兹曼方程

179

第一节（ §7—1）金属的经典电子理论

*

（机动）

（一） Drude 模型

（二）欧姆定律

（三） Wiedemann-Franz 定律

第二节（ §7—2）金属自由电子气的量子理论

（一）索末菲模型

（二）费米统计

（三）费米能级

（四）电子热容

第三节（ §7—3）功函数与接触电势

（一）热电子发射和功函数

（二）接触电势

第四节（ §7—4）分布函数和玻耳兹曼方程

* （机动）

（一）分布函数

（二）玻耳兹曼方程

第五节（ §7—5）弛豫时间近似和电导率公式

* （机动）

（一）弛豫时间近似

（二）电导率公式

第八章 晶体中的缺陷和扩散

*

（机动）

【教学目的】

通过本章的教学，是学生了解晶体缺陷的基本类型；理解缺陷对晶体宏观性质的影响；了解

位错、空位、间隙原子等缺陷的特征；了解肖脱基缺陷和夫仑克尔缺陷的数目统计；了解固体中

的扩散现象及其对固体宏观性质的影响。

【重点难点】

重点：位错、空位及间隙原子等缺陷的基本特征、肖脱基缺陷和夫仑克尔缺陷的数目统计难点：位错、固体中的扩散

第一节（ §8— 1）多晶体和晶粒间界

（一）多晶体

（二）晶粒间界

第二节（ §8— 2）位错

（一）刃位错

（二）螺位错

（三）一些重要现象

180

第三节（ §8— 3）空位、间隙原子的运动和统计平衡

（一）空位与间隙原子

（二）间隙原子的运动

（三）肖脱基缺陷和夫仑克尔缺陷

（四）空位和间隙原子的数目

第四节（ §8— 4）扩散和原子布朗运动

（一）费克第一定律

（二）扩散系数

（三）布朗运动

第五节（ §8— 5）离子晶体中的点缺陷和离子性导电

（一）离子晶体中的点缺陷

（二）离子性导电

181

课程名称 :量子力学

一、课程概况

所属专业 : 物理学

开课单位： 物理与电子信息学院 课程类型 : 专业选修课程 课程代码 : 0844260 开课学期 : 4 学分： 2 学时：

34

核心课程 :

否

拟使用教材：

周世勋：《量子力学教程》高等教育出版社，

1979 年 2 月第 1 版， 2001 年 1 月第 24 次印刷。国内 ( 外)现有教材：

曾谨言，《量子力学教程》第

1 版，科学出版社， 2003 年 2 月。

学习参考资料

尹鸿钧，《量子力学》 ，中国科学技术大学出版社，

1999 年

二、课程描述 （300 字以内）

量子力学是物理学的一门重要的基础理论课程。

它的研究对象是微观粒子及其运动规律。 物理学事实上是研究微观粒子和微观过程的物理学，原子结构，物质结构，固体理论，半导体，

超导体等都是以量子力学作为其理论基础。另外，许多边缘学科，前沿学科，如量子化学，激光，

量子信息学，宇宙学等也都离不开量子力学理论。

三、课程目标

通过教学，使学生了解和认识微观粒子的运动规律，初步掌握量子力学的基本概念，基本原理

和研究方法，了解量子力学在近代物理中的广泛应用。通过量子力学的学习，不但可以深化和扩

大在普通物理学中学过的许多内容，而且还是进一步学习物理理论和其它相关学科的必要基础。

四、教学要求

(1) 了解量子力学的研究对象，量子力学理论产生的历史背景；回顾光的波粒二象性的认识过程；掌握电子的波粒二象性，德布洛意关系和自由粒子的德布洛意平面波。

(2) 掌握波函数统计解释，态迭加原理，薛定谔方程和定态薛定谔方程。熟悉求解定态薛定谔方程的基本步骤，掌握一维无限深势阱和一维线性谐振子的能级和波函数。

182

近代

(3) 掌握力学量用算符表达的物理涵义，掌握如何计算力学测量值及相应的几率分布和力学量的平均值。掌握动量算符和角动量算符的本征值和本征函数以及氢原子的能级和波函数。掌握力学量完全集的概念，算符的对易关系的计算和守恒力学量的定义等。

(4) 掌握量子态，力学量算符和量子力学公式在

Q 表象中的矩阵表示。掌握不同表象间的变换关

系。初步掌握狄拉克符号。

(5) 掌握运用定态微扰论的公式计算能级和波函数。理解跃迁几率的运算，光的发射，吸收和选择定则的推导。

(6) 掌握自旋算符和自旋态的表述；理解两个角动量的耦合，掌握两个电子体系的自旋函数。掌握全同粒子体系的波函数的特点等。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：平时成绩占

25%，期中考试

成绩占 15%；期末考试成绩占 60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，

测评学生的应用基础知识的能力； “考试 ”主要考查量子力学的基本概念、基本理论和

基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力。

六、课程内容

章

目

教学内容

论

教

学

教学方式

课后作业

时 数

2 6

或 手 段 讲授 讲授

思 考 题

√ √

练 习 题

√ √ √

一 二

绪 方程 学量 象

波函数与薛定谔 量子力学中的力

三

8

讲授

√ √

四

态和力学量的表

5

讲授 讲授 讲授

√ √ √

五 七

微扰理论

自旋和全同粒子 合

计

6 7 34

√ √

第一章

【教学目的】

绪论

学习本章要求学生了解量子力学的研究对象，量子力学理论产生的历史背景；回顾光的波粒二象性的认识过程；掌握电子的波粒二象性，德布洛意关系和自由粒子的德布洛意平面波。【重点难点】

183

掌握电子的波粒二象性，德布洛意关系和自由粒子的德布洛意平面波。

第一节 经典物理学的困难

一、经典物理学的困难， 二、量子理论的建立

第二节

一、光的波动性， 二、光的粒子性

第三节 原子结构的玻尔理论

一、玻尔理论的主要内容， 二、玻尔理论的成就和局限

第四节 微粒的波粒二象性

一、德布洛意假说， 二、实验验证，

三、自由粒子 ―― 德布洛意平面波

第二章 波函数与薛定谔方程

【教学目的】

光的波粒二象性

学习本章要求学生掌握波函数统计解释，态迭加原理，薛定谔方程和定态薛定谔方程。熟悉

求解定态薛定谔方程的基本步骤，掌握一维无限深势阱和一维线性谐振子的能级和波函数。

【重点难点】

掌握波函数统计解释的内容和熟悉求解定态薛定谔方程的基本步骤。

第一节 波函数的统计解释

一、波函数，

二、波函数的统计解释， 三、多粒子体系的波函数

第二节

一、经典波的迭加原理，

二、量子力学中的态迭加原理， 三、任意态

态迭加原理

( r ,t ) 看作平面波的迭加

第三节

薛定谔方程

一、单粒子的薛定谔方程， 二、多粒子体系的薛定谔方程

第四节 粒子流密度和粒子数守恒定律一、

几率密度随时间的变化率，

二、几率流密度矢量

J ，

三、定域几率守恒， 四、质量守恒与电荷守恒

第五节

一、定态薛定谔方程， 二、定态，

三、哈密顿算符的本征值方程， 四、薛定谔方程的一般解

184

定态薛定谔方程

第六节

一、定态薛定谔方程的解， 二、波函数标准条件

第七节

一、势场，

二、定态薛定谔方程的解， 三、讨论

一维无限深势阱

线性谐振子

第八节＊ 势垒贯穿

第三章 量子力学中的力学量

【教学目的】

学习本章要求学生掌握力学量用算符表达的物理涵义，掌握如何计算力学测量值及相应的几

率分布和力学量的平均值。掌握动量算符和角动量算符的本征值和本征函数以及氢原子的能级和

波函数。掌握力学量完全集的概念，算符的对易关系的计算和守恒力学量的定义等。

【重点难点】

掌握力学量用算符表达的物理涵义， 掌握如何计算力学测量值及相应的几率分布和力学量的平均值。掌握力学量完全集的概念。

第一节

一、算符的定义， 二、算符的代数，

三、算符的本征值方程， 四、线性厄密算符， 五、表示力学量的算符

第二节 动量算符和角动量算符

一、 函数，

二、动量算符的本征值和本征函数， 三、坐标算符的本征值和本征函数， 四、角动量算符的本征值和本征函数

第三节 电子在库仑场中的运动

一、有心力场，

二、电子在庫仑场中运动，

表示力量的算符

?

三、 nlm (r , , ) 是 H , L , Lz 的共同本征函数

? ?2

第四节

氢原子

一、两体运动的简化， 三、能级和波函数的讨论

二、氢原子中电子的能级和波函数，

第五节 厄密算符本征函数的正交性一、

厄密算符本征函数的正交性，

二、厄密算符的正交归一的本征函数组

第六节

一、力学量算符的本征函数构成完备系， 二、力学量的测量值，

185

算符与力学量的关系

三、平均值公式，

四、分立谱与连续谱同时存在的情况

第七节 算符的对易关系，两个力学量算符同时有确定值的条件，测不准关系一、对易子，

二、有关算符对易的二个定理， 三、力学量完集， 四、测不准关系

第八节 力学量平均值随时间的变化，守恒定律

一、力学量平均值随时间 t 的变化，二、守恒量

第四章

态和力学量的表象

【教学目的】

学习本章要求学生掌握量子态，力学量算符和量子力学公式在

Q 表象中的矩阵表示。掌握不

同表象间的变换关系。初步掌握狄拉克符号。

【重点难点】

量子态，力学量算符和量子力学公式在 一、三维空间中的基矢量和矢量，

Q 表象中的矩阵表示。掌握不同表象间的变换关系。

第一节

态的表象

二、波函数

(x,t ) 在 Q 表象的表示 (分立谱 )，

三、推广到连续谱，四、动量表象

第二节

第三节

一、平均值公式， 二、本征值方程， 三、薛定谔方程

第四节

么正变换 算符的矩阵表示

一、算符在 Q 表象中的矩阵，二、推广到连续谱

量子力学公式的矩阵表述

一、 A 表象基矢

n 到 B 表象基矢

的变换，

二、么正变换，

?

三、力学量 F 的表象变换，

四、波函数的表象变换， 五、么正变换的重要性质

第五节

一、左矢 (bra)和右矢 (ket) ， 二、算符， 三、表象， 四、共轭关系， 五、主要方程，

六、狄拉克符号在表象变换中的应用

第六节

线性谐振子与占有数表象

狄拉克符号

186

?

一、湮灭算符 a ，产生算符

?

a ，粒子数算符

? ， N

?

二、 a?和 a? 对 H 的本征函数的运算，

三、用狄拉克符号来表示，四、占有数表象

第五章

微扰理论

【教学目的】

学习本章要求学生掌握运用定态微扰论的公式计算能级和波函数。理解跃迁几率的运算，光

的发射，吸收和选择定则的推导。

【重点难点】

掌握运用定态微扰论的公式计算能级和波函数。

第一节 非简并定态微扰理论

一、问题的提出， 二、各级近似方程， 三、零级近似， 四、一级近似， 五、二级近似，

六、微扰方法的适用条件

第二节 简并情况下的微扰理论

一、问题的提出， 二、一级近似方程，

三、能级的一级修正和零级近似波函数

第三节

氢原子的一级斯塔克效应

? 一、氢原子中电子的

H ，

二、能级的一级近似， 三、零级近似的波函数

第四节＊ 变分法

第五节＊ 氦原子基态（变分法）

一、氦原子的哈密顿算符， 二、尝试波函数， 三、基态能级和波函数

第六节 与时间有关的微扰理论

一、态的演变， 二、跃迁几率

第七节

跃迁几率

一、常微扰， 二、周期性微扰

第八节

光的发射和吸收

一、爱因斯坦的发射和吸收系数，

二、用微扰论计算

Amk ， Bmk 和 Bkm

187

第九节

选择定则

一、

k

m 跃迁发生的条件，

二、选择定则

第七章

自旋和全同粒子

【教学目的】

学习本章要求学生掌握自旋算符和自旋态的表述；理解两个角动量的耦合，掌握两个电子体

系的自旋函数。掌握全同粒子体系的波函数的特点等。

【重点难点】

掌握自旋算符和自旋态的表述；理解两个角动量的耦合，掌握两个电子体系的自旋函数。

第一节

一、斯特恩 ― 盖拉赫实验， 二、电子的自旋

第二节 电子的自旋算符和自旋函数

一、电子自旋算符，

二、电子状态的完全描述波函数

第三节＊ 简单塞曼效应 第四节 两个角动量的耦合

一、角动量的定义， 二、两个角动量之和， 三、 C－G 系数的定义 四、 C－G 系数的性质， 五、 C－G 系数的计算

第五节

光谱的精细结构

电子自旋

一、类氢离子的 H ， 二、

?

?

0

H

的本征函数，

三、微扰论方法求

? ? H H 0

?

H 的本征值和本征函数

第六节

全同粒子的特性

一、全同粒子， 二、全同性原理，

三、费米子和玻色子

第七节 全同粒子体系的波函数，泡利原理

一、两个全同粒子的体系， 二、 N 个全同粒子构成的体系， 三、不考虑自旋轨道耦合的情况

第八节 两个电子的波函数

一、两电子的自旋波函数， 二、自旋单态与三重态

第九节 氦原子（微扰法）

188

?

一、氦原子的 H ，

二、微扰论求解， 三、基态， 四、激发态

1

课程名称 :文献检索与论文写作

一、课程概况

所属专业 : 课程类型 : 开课学期 : 学时：

光电信息科学与工程 专业选修课程 7 34

开课单位： 课程代码 : 学分： 核心课程 :

物理与电子信息学院 0844330 2 否

拟使用教材：

赖金福等，现代科技信息检索

(第一版 )，西安电子科技大学出版社， 2000 年

国内 ( 外)现有教材：

孙平，任其荣，科技信息检索，清华大学出版社，

1997

学习参考资料

黄瑞华，现代实用信息检索，西安交通大学出版社，

1996

二、课程描述 （300 字以内）

文献检索课是培养广大学生从浩如烟海的信息中获取信息和知识的一门科学方法课

,对于增

强广大学生的信息意识具有重要的作用。

三、课程目标

本课程的主要任务是使学生理解文献及文献检索的基本知识；

学会常用检索工具的使用方法；

掌握从大量信息中获取自己所需信息的本领。

四、教学要求

（ 1）要保证本课程的科学性。使学生熟练掌握本课程的基本概念与基本方法。

（ 2）要保证本课程的实用性。坚持理论联系实际，使学生在理解和掌握了相关方法后能在实践中加以应用。

（ 3）课堂讲授力求能和学生互动。做到教学相长，根据反馈及时改进授课内容。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：平时成绩占 25%，期中考试成绩占 15%；

期末考试成绩占 60%。其中，平时成绩主要由课堂作业和课堂讨论组成，测评学生的应用课堂所学知识的能力； “考试 ”主要考查本课程的基本概念和基本知识，测评学生的理解、分析、综合等能力。

190

六、课程内容

章 目

教学内容 文献检索的基本 知识

国内检索刊物 国外检索刊物

教 学

时 数

教学方式 或手段

课后作业

思考题

练习题

一

12

讲授

√ √

二 三

6

讲授

讲授（讨论）

16

√

合

计

34

第一章

文献检索的基本知识

【教学目的】

通过本章教学，使学生明确文献检索的基本知识。掌握文献检索的几个基本概念，理解文献的分类方法和文献检索的作用。

【重点难点】

文献检索的基本概念，文献的分类。

第一节 文献

一、文献的定义 ;二、信息的定义；三、信息的特征

第二节

文献的类型

一．文献的划分标准

⑴按文献的出版形式

⑵按文献加工处理的深度

⑶按记录文献的载体

第三节

文献检索

一、文献检索的定义；

二、文献检索的类型；

三、文献检索的作用

【思考题】

1、理解信息的概念。

2、理解文献检索的概念

第二章 国内检索刊物

【教学目的】

通过本章的教学，使学生了解国内检索刊物的发展概况、收录的内容，掌握它们的编排体系

191

与著录格式。

【重点难点】

重要的国内检索刊物的编排体系与著录格式，专利分类法。

第一节 概况

一、国内检索刊物的发展概况

第二节 体系

⑴科技图书检索刊物

⑵报刊索引检索刊物

⑶科技论文检索刊物

⑷专利文献检索刊物

⑸标准文献检索刊物

第三节 国内检索刊物

一《全国报刊索引》

二《中国科学引文索引》

三《中国学术期刊文摘》

四专利文献检索刊物

（ 1）专利知识

【思考题】

理解《国际专利分类表》的分类体系。

比较重要的国内检索刊物的编排体系与著录格式。

第三章 国外检索刊物

【教学目的】

通过本章的教学，使学生了解国外检索刊物的发展概况、收录的内容；掌握它们的编排体系与著录格式；学会通过不同的途径查找所需信息的方法和过程。

【重点难点】

重要的国外检索刊物的编排体系与著录格式；通过不同的途径查找所需信息的方法和过程。

第一节 国外检索刊物的发展概况

一、国外检索刊物列表

第二节《工程索引》

192

一、概况

二、编排体系与著录格式

三、检索实例

第三节

《科学文摘》

一、概况

二、编排体系与著录格式

三、检索实例

【思考题】

比较重要的国外检索刊物的编排体系与著录格式。使用不同途径检索相关信息的过程。

193