物理光学教学大纲大连大学教务处.docx
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物理光学教学大纲大连大学教务处
物理科学与技术学院
光电信息科学与工程专业教学大纲
大连大学
DalianUniversity
2014.10
目录
《普通物理学1》教学大纲3
《普通物理学2》教学大纲8
《普通物理实验1》教学大纲11
《普通物理实验2》教学大纲14
《C语言程序设计》教学大纲18
《C语言程序设计实验》教学大纲22
《光电信息概论（双语）》教学大纲24
《电路分析》教学大纲26
《复变函数B》教学大纲31
《模拟电子技术基础B》教学大纲34
《模拟电子技术基础实验》教学大纲37
《数字电子技术基础》教学大纲39
《数字电子技术基础实验》教学大纲42
《Matlab程序设计基础》教学大纲44
《Matlab程序设计基础课程设计》教学大纲47
《应用光学》教学大纲49
《物理光学》教学大纲53
《激光原理与技术》教学大纲57
《光电子技术基础》教学大纲60
《光电子技术综合实验》教学大纲65
《信号与系统》教学大纲70
《信号与系统实验》教学大纲73
《微机原理与接口技术B》教学大纲75
《微机原理与接口技术实验》教学大纲79
《光通讯原理与器件》教学大纲81
《光学传感原理与技术》教学大纲87
《信息光学》教学大纲92
《光电信息综合实验》教学大纲96
《科技论文写作》教学大纲100
《光电检测技术及系统》教学大纲102
《光电检测技术及系统课程设计》教学大纲105
《单片机原理与应用》教学大纲107
《光电图像处理》教学大纲111
《光学设计及CAD》教学大纲114
《数字信号处理》教学大纲117
《近代光学测试技术》教学大纲120
《激光光谱技术》教学大纲123
《LED和太阳能电池的原理与应用》教学大纲126
《专业调研》教学大纲129
《认识实习》教学大纲130
《学年论文》教学大纲131
《毕业实习》教学大纲135
《毕业论文（设计）》教学大纲136
《普通物理学1》教学大纲
课程类别：
学科平台
课程性质：
必修
英文名称：
GeneralPhysics1
总学时：
64讲授学时：
64
学分：
4
先修课程：
高等数学
适用专业：
应用物理学、光电信息科学与工程
开课单位：
物理科学与技术学院
一、课程简介
《普通物理学1》是应用物理学、光电信息科学与工程专业的第一门学科平台课程。
通过本课程的学习，使学生掌握力学方面的基础知识，为学习后续课程奠定物理学基础。
二、教学内容及基本要求
第0章：
微积分初步与矢量（4学时）
教学内容：
0.1函数及其图形
0.2导数及导数运算
0.3微分
0.4积分
0.5矢量与标量
0.6矢量加法
0.7矢量的分解
0.8矢量乘法
0.9矢量在直角坐标轴上的分解
0.10矢量的微商
教学要求：
1、掌握函数极其图形的基本知识；
2、掌握导数的定义，熟练掌握导数运算法则；
3、熟练掌握微分概念及运算；
4、熟练掌握积分概念及运算。
5、掌握矢量与标量的定义，熟练掌握矢量加法运算，熟练掌握矢量的分解；
6、熟练掌握矢量乘法法则，熟练掌握矢量在直角坐标轴上的分解；
7、熟练掌握矢量的微商运算。
授课方式：
讲授
第一章：
质点的运动（6学时）
教学内容：
1.1参照系和坐标系
1.2质点和质点的运动方程
1.3质点在直线运动中的速度
1.4质点在直线运动中的加速度
1.5从速度和加速度求直线运动方程式
1.6自由落体运动
1.7相对运动
1.8质点在曲线运动中的位移和速度
1.9质点曲线运动的加速度
1.10抛体运动
1.11圆周运动
教学要求：
1、熟练掌握参照系的使用和坐标系的选取；
2、掌握质点、位移、路程的概念及质点的运动方程；
3、熟练掌握质点在直线运动中的速度，熟练掌握质点在直线运动中的加速度；
4、熟练掌握从速度和加速度求直线运动方程式；
5、掌握自由落体运动；
6、熟练掌握相对运动的表达式。
7、熟练掌握曲线运动中位移和速度的定义式；
8、熟练掌握质点曲线运动的加速度在直角坐标系中的分量；
9、掌握平抛与斜抛运动，掌握质点做圆周运动的速度与加速度。
授课方式：
讲授
第二章：
牛顿运动定律（8学时）
教学内容：
2.1牛顿第一定律
2.2牛顿第二定律
2.3力学单位制和量纲
2.4牛顿第三定律
2.5力的种类
2.6牛顿定律的应用
2.7惯性参照系和伽利略坐标变换
2.8非惯性参照系
2.9动量和动量守恒定律
2.10牛顿力学的局限性
教学要求：
1、熟练掌握牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律；
2、熟练掌握力学单位制和量纲，掌握力的种类；
3、熟练掌握牛顿定律的应用；
4、了解非惯性参照系；
5、掌握动量的定义和动量守恒定律；
6、了解牛顿力学的局限性。
授课方式：
讲授
第三章：
运动的守恒定律（8学时）
教学内容：
3.1功
3.2动能和动能定理
3.3物体系的势能
3.4机械能守恒定律
3.5功能原理
3.6碰撞
教学要求：
1、掌握功的定义和各种力所做的功，掌握动能的定义和动能定理；
2、掌握物体系的势能和不同保守力的势能表示；
3、熟练掌握机械能守恒定律及其应用；
4、掌握功能原理及其应用。
授课方式：
讲授
第四章：
刚体的转动（8学时）
教学内容：
4.1刚体
4.2刚体的运动学
4.3刚体平动的动力学
4.4质心和质心的运动定律
4.5刚体饶固定转轴的动力学，力矩、转动惯量和转动定律
4.6具有简单几何形状的刚体的转动惯量的计算
4.7角动量守恒
4.8滚动与滚动摩擦
教学要求：
1、熟练掌握刚体模型，熟练掌握刚体的运动学，熟练掌握刚体平动的动力学；
2、熟练掌握质心和质心的运动定律；
3、熟练掌握刚体饶固定转轴的动力学力矩、转动惯量和转动定律；
4、掌握具有简单几何形状的刚体的转动惯量的计算；
5、掌握角动量定义及角动量守恒；
6、了解滚动与滚动摩擦。
授课方式：
讲授
第五章：
相对论力学简介（6学时）
教学内容：
5.1牛顿力学的时空观
5.2狭义相对论的基本假设
5.3洛伦兹坐标变换公式
5.4狭义相对论的时空观
5.5速度变换
5.6相对论力学
教学要求：
1、掌握惯性参照系，掌握伽利略坐标变换公式，掌握时间和空间的概念；
2、掌握速度和加速度的概念；
3、熟练掌握狭义相对论的基本假设；
4、熟练掌握洛伦兹坐标变换公式；
5、熟练掌握狭义相对论的时空观；
6、掌握速度变换法则；
7、掌握相对论力学运用。
授课方式：
讲授
第六章：
气体动理论（8学时）
教学内容：
6.1理想气体
6.2分子热运动和统计规律
6.3气体动理论的压强公式
6.4理想气体的温度公式
6.5能量均分定理、理想气体的内能
6.6麦克斯韦速率分布率
6.7波尔兹曼分布率
6.8分子的平均碰撞次数及平均自由程
教学要求：
1、掌握分子热运动和统计规律；
2、熟练掌握气体动理论的压强公式；
3、熟练掌握理想气体的温度公式；
4、熟练掌握能量均分定理和理想气体的内能的计算；
5、了解麦克斯韦速率分布率的物理图像；
6、了解分子的平均碰撞次数及平均自由程物理过程。
授课方式：
讲授
第七章：
热力学基础（8学时）
教学内容：
7.1热力学第一定律
7.2热力学第一定律对理想气体等值过程的应用
7.3绝热过程
7.4循环过程、卡诺循环
7.5热力学第二定律
7.6可逆过程与不可逆过程、卡诺定理
教学要求：
1、熟练掌握热力学第一定律及其在理想气体中的应用；
2、掌握热力学第二定律的物理描述；
3、了解循环过程、可逆过程与不可逆过程。
授课方式：
讲授
第十五章：
机械振动和电磁振荡（4学时）
教学内容：
15.1简谐振动
15.2简谐振动的速度和加速度
15.3简谐振动的能量
15.4简谐振动的矢量表示法
15.5单摆和复摆
15.6简谐振动的合成
15.7阻尼振动
15.8受迫振动
15.9振动的分解
15.10电磁振荡
教学要求：
1、熟练掌握简谐振动中各物理量，掌握简谐振动的速度和加速度的求解；
2、掌握简谐振动能量的求解，掌握简谐振动的矢量表示法；
3、掌握单摆和复摆模型，掌握简谐振动的合成；
4、了解阻尼振动，了解受迫振动，了解振动的分解。
授课方式：
讲授
第十六章：
机械波和电磁波（4学时）
教学内容：
16.1机械波在弹性介质中的传播
16.2平面简谐波的表达式
16.3波动方程波速
16.4波的能量、能流密度
16.5惠更斯原理和波的衍射
16.6波的反射和折射
16.7波的迭加原理干涉
16.8驻波多普勒效应
16.9电磁波
教学要求：
1、熟练掌握描述机械波的物理量，熟练掌握平面简谐波的表达式；
2、熟练掌握波动方程、波速的求解，掌握波的能量和能流密度表达式；
3、掌握惠更斯原理和波的衍射特征；
4、掌握波的反射和折射；
5、掌握波的迭加原理和波的干涉特征；
6、了解驻波的特征和多普勒效应。
授课方式：
讲授
三、其他教学环节安排
无
四、考核方式
（1）平时成绩：
共30分，其中出勤10分，作业10分，期中考试10分。
（2）期末考核：
笔试70分。
五、主要参考教材
1、程守洙等，普通物理学（第六版），北京：
高等教育出版社，2007。
2、马文尉，普通物理学，北京：
高等教育出版社，2004。
3、吴百诗，大学物理，北京：
高等教育出版社，2004。
撰写人：
韩光
审核人：
王晓秋
课程负责人：
韩光
《普通物理学2》教学大纲
课程类别：
学科平台
课程性质：
必修
英文名称：
GeneralPhysics2
总学时：
64讲授学时：
64
学分：
4
先修课程：
高等数学、普通物理学1等
适用专业：
应用物理学、光电信息科学与工程
开课单位：
物理科学与技术学院
一、课程简介
《普通物理学2》是应用物理学、光电信息科学与工程专业继《普通物理学1》之后的一门学科平台课程。
通过本课程的学习，使学生掌握电磁学、近代物理等方面的基础知识，为学习后继课程奠定物理学基础。
二、教学内容及基本要求
第八章：
真空中的静电场（8学时）
教学内容：
8.1库仑定律、电场强度
8.2高斯定理
8.3静电场的环路定理
8.4电场强度与电势梯度的关系
教学要求：
1、掌握静电的基本现象和基本规律，掌握电场和电场强度的定义；
2、熟练掌握高斯定理的应用，熟练掌握电位及其梯度的运算；
3、掌握带电体系的静电场的求解。
授课方式：
讲授
第九章：
导体和电介质中的静电场（8学时）
教学内容：
9.1静电场中的导体
9.2电容和电容器
9.3电介质
9.4有电介质时的高斯定理、电位移
9.5静电场的能量
教学要求：
1、掌握导体静电平衡的条件及电荷分布，掌握孤立导体电容和电容器电容；
2、掌握电介质极化的微观机制；有电介质时的高斯定理、电位移
3、掌握电场的能量和能流密度的求解。
授课方式：
讲授
第十章：
稳恒电流和恒定电场（4学时）
教学内容：
10.1电流密度、电流连续性方程
10.2电动势、欧姆定律、焦耳楞次定律
教学要求：
熟练掌握电流连续性方程及稳恒条件，掌握非静电力作功及电动势定义；
授课方式：
讲授
第十一章：
真空中的恒定磁场（12学时）
教学内容：
11.1磁感应强度、磁场的高斯定理
11.2毕奥-萨伐尔定律及应用
11.3磁场的安培环路定理及应用
11.4带电粒子在磁场中运动
11.5磁场对载流导线的作用
教学要求：
1、掌握磁的基本现象和基本规律；
2、熟练掌握毕奥-萨伐尔定律的应用；
3、熟练掌握安培环路定理的应用，熟练掌握安培力的定义与应用；
4、掌握洛仑兹力应用。
授课方式：
讲授
第十二章：
磁介质中的磁场（8学时）
教学内容：
12.1磁介质、顺磁质和抗磁质的磁化
12.2磁化强度、磁化电流
12.3磁介质中的磁场、磁场强度
12.4铁磁质
教学要求：
1、掌握磁介质磁化的机制，了解磁的库仑定律；
2、掌握顺磁质、抗磁质、铁磁质的磁化规律；
授课方式：
讲授
第十三章：
电磁感应和暂态过程（8学时）
教学内容：
13.1电磁感应定律
13.2动生电动势和感生动生电动势
13.3互感与自感
13.4暂态过程
教学要求：
1、熟练掌握法拉第定律和楞次定律；
2、熟练掌握动生电动势和感生动生电动势的求解；
3、熟练掌握互感与自感系数求解，熟练掌握LR、RC、LCR电路暂态过程；
授课方式：
讲授
第十四章：
麦克斯韦方程组电磁波（4学时）
教学内容：
14.1位移电流、麦克斯韦方程组
14.2电磁场的物质性
教学要求：
1、熟练位移电流的引入和掌握麦克斯韦方程组；
2、掌握电磁波的产生与传播的机制；
3、掌握电磁场的能流密度的表达式。
授课方式：
讲授
第十八章：
早期量子论量子力学基础（12学时）
教学内容：
18.1热辐射、普朗克的量子假说
18.2光电效应、爱因斯坦的光子理论
18.3康普顿效应
18.4氢原子光谱
18.5微观粒子的波粒二象性
18.6一维定态薛定谔方程
18.7量子力学中的氢原子问题
教学要求：
1、掌握热辐射现象、普朗克能量子假设、光电效应现象和爱因斯坦光子假说；
2、掌握康普顿效应的物理机制；
3、掌握氢原子光谱现象和波尔的氢原子理论；
4、掌握微观粒子的波粒二象性特征和不确定关系；
5、熟练掌握一维定态薛定谔方程的描述；
授课方式：
讲授
三、其他教学环节安排
无
四、考核方式
（1）平时成绩20%：
出勤5%，作业5%，期中考试10%。
（2）期末考核80%：
闭卷笔试。
五、主要参考教材
1、程守洙等，普通物理学（第六版），北京：
高等教育出版社，2007。
2、马文尉，普通物理学，北京：
高等教育出版社，2004。
3、吴百诗，大学物理，北京：
高等教育出版社，2004。
撰写人：
韩光
审核人：
王晓秋
课程负责人：
韩光
《普通物理实验1》教学大纲
课程类别：
学科平台
英文名称：
GeneralPhysicalExperiment1
课程性质：
必修是否独立设课：
是
总学时：
48其中实验学时：
44
总学分：
1.5其中实验学分：
1.5
适用专业：
物理学、应用物理学、光电信息科学与工程
开课单位：
物理科学与技术学院
实验项目数：
14 必做项目数：
6
选作项目数：
8（12选8）
一、教学目的与基本要求
物理实验课是理工科类专业对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。
物理实验课覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。
它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用，将为学生终生学习和继续发展奠定必要的基础。
（一）本课程的具体任务：
1、培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质使学生初步掌握实验科学的思想和方法。
培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的分析能力和创新能力。
（1）通过阅读实验教材，做好实验前的准备工作，培养学生自学能力。
（2）通过阅读仪器说明书，正确使用常规仪器。
（3）正确记录和处理实验数据，撰写合格的实验报告。
2、提高学生的科学素养，培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。
（二）本课程的基本要求：
1.掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。
（1）测量误差与不确定度的基本概念，能逐步学会用不确定度对直接测量和连接测量的结果进行评估。
（2）处理实验数据的一些常用方法，包括列表法、作图法和逐差法等。
还包括用计算机软件处理实验数据的基本方法。
2.掌握基本物理量的测量方法。
例如：
长度、质量、时间、温度、电流、电压、电阻、磁感应强度、折射率等常用物理量、物性参数的测量，以及数字化测量技术和计算技术的应用。
3.了解常用的物理实验方法，并逐步学会其使用。
例如：
比较法、放大法、模拟法、转换法、平衡法、补偿法、干涉法等，以及在近代科研和工程技术中应用的其他方法。
4.掌握实验室常用仪器的性能，并能够正确使用。
例如：
长度测量仪器、计时仪器、电脑通用计数器、变阻器、电表、直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、干涉仪、传感器，
5.掌握常用的实验操作技术。
例如：
零位调整、水平/铅直调整、光路的共轴调整、消视差调整、逐次逼近调整、按电路图正确接线、简单的电路故障检查与排除，以及在近代科研和工程技术中应用的仪器调节。
6.简介物理实验史料和物理实验在现代科技中的应用知识。
二、主要仪器设备及工具
外径千分尺、游标卡尺、物理天平、分析天平、烧杯、直流指针式检流计、保护开关组、直流电阻、滑线变阻器、多盘十进电阻器、旋转式电阻箱、三线摆、转动惯量测试仪、水平仪、钢直尺、直流稳压电源、读数显微镜、牛顿环、钠光灯、钠光灯电源、分光计、光具座、凸透镜、凹透镜、平面镜、标准磁感线圈、螺线管磁场装置、热敏电阻、静电场测绘仪、示波器、信号发生器、单摆、复摆、数显杨氏模量拉伸仪、表面张力系数测定仪、声速测定仪、微机监控多用途智能辐射式加热器、亥姆霍兹线圈磁场测定仪、迈克尔孙干涉仪等。
三、实验内容及要求
序号
实验项目名称
实验内容
学时分配
实验类型
实验要求
每组人数
1
误差理论讲座
（一）、
（二）
基本概念、不确定度理论、有效数字相关规则、实验数据处理方法
4
2
惠斯通电桥测电阻
自组电桥、测中值电阻、测电桥灵敏度、用不确定度理论处理数据
3
验证
必做
1
3
牛顿环实验
用读数显微镜测平凸透镜的曲率半径，用逐差法进行实验数据处理
3
验证
必做
1
4
转动惯量的测量
用三线摆测定物体的转动惯量，检验转动惯量的平行轴定理，掌握游标卡尺、转动惯量测试仪的使用方法
3
验证
必做
1
5
透镜焦距的测量
光学系统的等高共轴调节，测凸透镜、凹透镜的焦距
3
验证
必做
1
6
电子示波器的使用
观测交流信号及整流电压波形、测电压和频率
3
验证
必做
1
7
用模拟法测绘静电场
用稳恒电流场模拟静电场、用模拟法测绘静电场
3
验证
必做
1
8
液体表面张力系数的测量
用拉脱法测量不同液体的表面张力系数
3
综合
选做
1
9
密度的测量
千分尺、天平的使用，固体密度的测量，直接测量和间接测量的数据处理
3
验证
选做
1
10
用分光计测光学玻璃折射率
调解分光计并测量光学玻璃折射率
3
综合
选做
1
11
铜电阻和热敏电阻的温度特性
测金属铜电阻及负温度系数、热敏电阻的温度特性
3
综合
选做
1
12
牛顿第二定律的研究
气垫导轨的电脑通用计数器的调节与使用，通过测量、绘曲线来验证
a∝F、a∝1/m
3
验证
选做
1
13
声速的测量
用相位法、驻波法测量空气中的声速
3
综合
选做
1
14
迈克尔孙干涉仪的调节和使用
迈克尔孙干涉仪的调节、测钠光灯光波波长
3
综合
选做
1
15
亥姆霍兹线圈的磁场测量
掌握电磁感应法测磁以场的原理，测量亥姆霍兹线圈的磁感应强度分布
3
验证
选做
1
16
用单摆测重力加速度
单摆的调节、秒表的使用、测当地重力加速度、间接测量和双变量测量的数据处理、研究摆长对周期的影响
3
验证
选做
1
17
拉伸法测金属弹性模量
用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量、用光杠杆测微小伸长量
3
综合
选做
1
18
固体导热系数的测量
用热电偶测散热曲线，用稳定法测导热系数
3
综合
选做
1
19
用复摆测重力加速度
复摆的调节和使用、测量重力加速度、回转半径和转动惯量
3
验证
选做
1
20
操作考试
随机抽测一个实验项目
2
必做
1
四、考核方式
1.实验报告要求：
每位学生都要独立完成相关的实验报告。
从对实验数据进行处理到分析实验结果、解释实验现象，学生均应持严肃认真、实事求是的科学态度，找出引起误差的原因。
（1）实验报告内容包括：
实验项目名称，实验时间、地点，实验学生的专业、班级、姓名。
实验仪器，实验原理，实验步骤，实验数据记录表格，数据处理过程和结果，误差分析和问题讨论等。
（2）实验报告的格式：
（详见“大连大学基础物理实验中心实验报告”的规范模式）
2.考核方式：
平时成绩：
每个实验项目成绩以学生预习、课堂操作及实验报告为依据综合评定；各实验项目成绩以10分制评定，各种不同的失误以0.5分为差酌情扣除。
即：
10分=预习2分+课堂操作4分+实验报告4分。
期末总评成绩：
平时实验成绩占总成绩的60%，操作考试成绩占总成绩的40%；总成绩计为A（90-100分）、B（80-89分）、C（70-79分）、D（60-69分）、F（0-59分不及格）。
五、教材及主要参考书
1、李学慧主编《大学物理实验》高等教育出版社.2012年7月第二版。
2、霍剑青等主编《大学物理实验》高等教育出版社.2004年一月第三版。
3、朱鹤年著《新概念物理实验测量引论》高等教育出版社.2007年3月第一版。
撰写人：
徐朋
审核人：
刘军
课程负责人：
徐朋
《普通物理实验2》教学大纲
课程类别：
学科平台
英文名称：
GeneralPhysicalExperiment2
课程性质：
必修是否独立设课：
是
总学时：
48其中实验学时：
48
总学分：
1.5其中实验学分：
1.5
适用专业：
物理学、应用物理学、光电信息科学与工程
开课单位：
物理科学与技术学院
实验项目数：
14（25选14） 其中研究性、设计性项目数：
2
一、教学目的与基本要求
通过先修课程《普通物理实验1》的学习，物理类专业的本科生已经接受了实验方法和实验技能的基本训练，初步领略了一些实验思想、实验方法、实验手段，物理实验有了一定的基础。
本课程的设计是在学生完成部分提高性的实验项目之后，进入“研究性、设计性实验”实验阶段，并按照“方案设计、操作测量、课程论文、公开答辩”四程序模式完成研究设计性实验。
提高性实验阶段，学生独立预习、操作、数据测量与处理、提交实验报告，完成12个实验项目。
研究性、设计性实验阶段，按照教师提出的测量目标，每生完成2个实验项目。
即学生自主设计实验方案、合理选择实验仪器、完成数据测量及其处理，并撰写合格的课程论文、分组进行答辩。
以此进一步培养学生的科学实验综
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