第一篇：幾何光學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

幾何光學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要：針對學(xué)生實(shí)際和課程的發(fā)展，在幾何光學(xué)教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的取舍、數(shù)學(xué)處理的詳略、科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)和多媒體的使用等進(jìn)行了研究和實(shí)踐探索，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：幾何光學(xué)；教學(xué)；改革

Educational reform and practice in geometrical optics

Yue Baowang，Gao Yan

Xinzhou Teachers University，Xinzhou，034000，China

Abstract： Against the circumstance of the students and the development of the course，study the choice of the teaching content，the treatment of mathematics，the training of scientific literacy and the usage of multimedia.And get better results in teaching.Key words： geometrical optics； teaching； reform

幾何光學(xué)是光學(xué)中以光線概念為基礎(chǔ)，研究光的傳播和成像規(guī)律的一個(gè)重要分支。幾何光學(xué)發(fā)展歷史長，理論完善，其結(jié)論在許多情況下符合實(shí)際，在日常生活和生產(chǎn)實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用。幾何光學(xué)作為師范類物理專業(yè)的一門必修課，對未來中學(xué)物理教師的培養(yǎng)有著重要的作用。但由于該課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，概念比較抽象，數(shù)學(xué)處理方法較難，再加上課時(shí)緊任務(wù)重，因而要深入學(xué)習(xí)比較困難。近幾年，我們針對該課程教學(xué)中存在的問題，主動適應(yīng)基礎(chǔ)教育新課改的需要，為培養(yǎng)合格的中學(xué)物理教師，不斷進(jìn)行教學(xué)方法的改革與實(shí)踐，總結(jié)出一套較適合幾何光學(xué)課程的教學(xué)方法。幾何光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐

課程的內(nèi)容體系，是提高課程教學(xué)質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的核心和基礎(chǔ)。因而我們首先對幾何光學(xué)課程內(nèi)容從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐。

（1）在保證幾何光學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容和自身體系基本完整的前提下，刪除與初、高中重復(fù)的內(nèi)容和對后續(xù)課程關(guān)聯(lián)不緊密的內(nèi)容以及與培養(yǎng)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)的內(nèi)容[1-2]，例如：在幾何光學(xué)的基本原理一章中刪除光的直線傳播定律、光的反射定律、平面反射成像、理想光具組中共軸球面系統(tǒng)的組合、厚透鏡、薄透鏡組合和近軸光學(xué)中的矩陣方法等；在光學(xué)儀器的基本原理一章中刪除人眼的結(jié)構(gòu)、幻燈機(jī)和投影機(jī)的原理、像差等內(nèi)容；壓縮和簡化了平面折射成像、全反射、三棱鏡、薄透鏡作圖求像（利用主光軸和過焦點(diǎn)的光線）、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)等內(nèi)容。以上做法為增加幾何光學(xué)研究新成果和熱點(diǎn)內(nèi)容的介紹贏得了時(shí)間，創(chuàng)造了有利條件。

（2）用有關(guān)幾何光學(xué)的應(yīng)用研究成果，充實(shí)幾何光學(xué)部分應(yīng)用內(nèi)容，同時(shí)重視內(nèi)容的科學(xué)組織，增強(qiáng)幾何光學(xué)自身的邏輯性和系統(tǒng)性，側(cè)重理論聯(lián)系實(shí)際。如講授光學(xué)纖維時(shí)介紹其歷史和典型的應(yīng)用；講到棱鏡時(shí)，對棱鏡光譜儀分光的定量測量的成果做適當(dāng)介紹；講授薄透鏡時(shí)，介紹薄透鏡在光學(xué)儀器中的應(yīng)用，尤其是進(jìn)行最新研究成果的介紹；在理想光具組的基點(diǎn)基面中講授節(jié)點(diǎn)時(shí)，增加照相機(jī)中轉(zhuǎn)機(jī)的介紹，增強(qiáng)學(xué)生對節(jié)點(diǎn)概念的認(rèn)識和對理想光具組理論的理解；講授顯微鏡時(shí)，結(jié)合實(shí)際介紹電子掃描顯微鏡；介紹近視眼矯正時(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，簡要說明如何配眼鏡。使學(xué)生感受到課程與日常生活實(shí)際的聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）教學(xué)過程中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，適時(shí)介紹幾何光學(xué)研究的熱點(diǎn)、重大發(fā)現(xiàn)和進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生對幾何光學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。如講授光導(dǎo)纖維時(shí)，特意說明：現(xiàn)有傳輸總?cè)萘窟_(dá)到17.32 Tb/s，相當(dāng)于2.1億對人在一根光纖上同時(shí)通話。如講授望遠(yuǎn)鏡時(shí)，講明最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡早已經(jīng)不是哈勃望遠(yuǎn)鏡了，夏威夷的凱克天文臺是目前最好的望遠(yuǎn)鏡（擁有兩座世界上口徑第二大的光學(xué)近紅外線望遠(yuǎn)鏡―凱克望遠(yuǎn)鏡，口徑10米，僅次于西班牙口徑10.4米的加那利大型望遠(yuǎn)鏡）。講到顯微鏡時(shí)，介紹目前最好的顯微鏡的放大倍數(shù)和最高的分辨本領(lǐng)，即最先進(jìn)的掃描隧道顯微鏡放大倍數(shù)為3億倍，分辨率可達(dá)0.1埃。同時(shí)介紹我國1979年研制成分辨本領(lǐng)為0.3納米的大型電子顯微鏡，中科院北京電鏡實(shí)驗(yàn)室和大連理工大學(xué)研制的中國第一臺光子掃描隧道顯微鏡，增加學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。恰當(dāng)處理教材中數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁和難的問題

數(shù)學(xué)對于物理專業(yè)的學(xué)生來講，是不可或缺的工具，但由于一些學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，部分學(xué)生對數(shù)學(xué)推導(dǎo)興趣不高，因此，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，使學(xué)生較好地掌握用數(shù)學(xué)處理幾何光學(xué)問題的方法，是教師在幾何光學(xué)教學(xué)中面臨的重要問題，這直接關(guān)系到光學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。對此我們將幾何光學(xué)中的不同內(nèi)容，從物理教學(xué)實(shí)用的角度出發(fā)，加以深刻研究，開展數(shù)學(xué)與幾何光學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合。

如講授由費(fèi)馬原理導(dǎo)出幾何光學(xué)的實(shí)驗(yàn)定律（反射定律和折射定律）時(shí)，我們用簡單明了的取極小值定性說明而非用嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)，拋開相對煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，用理性的理解取極值的含義，通過實(shí)例來證明費(fèi)馬原理取極大值、極小值和常數(shù)3種情形下的正確性而非嚴(yán)密推導(dǎo)。在導(dǎo)出單球面反射和折射成像公式中，只需用費(fèi)馬原理光程取極值再加近軸條件導(dǎo)出其單球面反射物像公式即可，而單球面折射成像公式也不必進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在講授光源在較近或較遠(yuǎn)時(shí)的聚光本領(lǐng)時(shí)，不進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，而只對結(jié)論進(jìn)行必要的闡明和理性分析。棱鏡光譜儀和光柵光譜儀的角色散率和色分辨本領(lǐng)也不做嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，僅簡述導(dǎo)出過程且對結(jié)論進(jìn)行基本的探討和說明。這樣處理使大多數(shù)學(xué)生能正確理解光學(xué)知識，從而避免枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)

在光學(xué)課程教學(xué)改革中，我們把以知識學(xué)習(xí)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W(xué)素質(zhì)教育為主，著眼于培養(yǎng)敢于創(chuàng)新、善于思索的21世紀(jì)未來中學(xué)物理教師，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和自主學(xué)習(xí)的能力，從強(qiáng)調(diào)依靠教師“教會”，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒁庖龑?dǎo)學(xué)生“學(xué)會”，并使學(xué)生“會學(xué)”[3]。為此，在改革中還要注意吸收利用近年來教學(xué)研究新成果，反映光學(xué)研究最新動態(tài)，通過這些知識的傳授提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和能力，為學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展創(chuàng)造條件。

如在幾何光學(xué)作圖求像中，學(xué)生對薄透鏡作圖求像中熟悉的一條特殊光線是過透鏡中心的光線不改變傳播方向這一規(guī)律，而在單球面反射和折射作圖求像中引導(dǎo)學(xué)生找到過哪點(diǎn)的光線符合類似的規(guī)律，進(jìn)一步在薄透鏡利用副光軸和焦平面作圖求像中，如何用過透鏡中心光線（副光軸而非主軸）實(shí)現(xiàn)作圖求像。又如通過單球面反射的橫向放大率，分析成像的性質(zhì)，包括像的大小、正倒立和虛實(shí)。分析中強(qiáng)調(diào)根據(jù)橫向放大率的基本定義式β=―y'/y[4]可方便判定像的大小、正倒立，根據(jù)單球面反射的橫向放大率公式β=―s'/s可方便判定像的大小、虛實(shí)，而在單球面折射成像中利用根據(jù)橫向放大率的基本定義式和單球面折射的橫向放大率具體公式，再考慮到折射的實(shí)際光線是區(qū)別于反射，不難根據(jù)橫向放大率表達(dá)式確定成像的性質(zhì)，進(jìn)一步根據(jù)薄透鏡橫向放大率表達(dá)式也能判斷其成像性質(zhì)。在幾何光學(xué)中若要近似成像，必然要用到近軸光線條件，即光線與主軸的夾角很小，滿足u≈sinu≈tgu，在單球面反射成像中要用到，同樣單球面折射中也要用到，并且在導(dǎo)出助視儀器的放大本領(lǐng)、分辨本領(lǐng)時(shí)用到，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生注意到這一條件的變化情況，在直角三角形中直角邊長近似等于斜邊長，且在有關(guān)的公式推導(dǎo)中會自己使用。發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢

應(yīng)用多媒體教學(xué)可使課堂教學(xué)內(nèi)容更加形象化，增強(qiáng)生動性[5]。由于幾何光學(xué)中光路圖特別多，尤其是在講授光學(xué)元件的多次成像、目鏡原理、顯微鏡工作原理時(shí)光路圖較為繁雜，若教師采用板書畫圖或者掛圖進(jìn)行講解，必然會消耗時(shí)間太多，教學(xué)效率低且形式單一缺乏生動性。因此，我們注重使用多媒體教學(xué)，將需要講解的光路圖以動態(tài)（聲音、圖形、動畫等）形式展示給學(xué)生，讓學(xué)生看到類似于真實(shí)光線的行進(jìn)，將較為抽象的理論概念，以直觀形象的形式展現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生理解并掌握光的傳播規(guī)律。同時(shí)在使用多媒體教學(xué)中，教師還要多關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)表情，隨時(shí)根據(jù)學(xué)生對知識的接受情況，調(diào)整授課速度，尤其是調(diào)整多媒體課件的播放速度。當(dāng)部分學(xué)生有不理解的情況時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放慢多媒體播放的速度并配合板書以求學(xué)生聽得懂看得清能理解。另外，我們將多媒體教學(xué)與適當(dāng)?shù)陌鍟v解有機(jī)結(jié)合，如針對講授的重點(diǎn)或者難點(diǎn)內(nèi)容，輔以板書，特別是光學(xué)有關(guān)公式的推導(dǎo)演繹。板書的形式能讓學(xué)生看得更直觀明了。結(jié)束語

在幾何光學(xué)的教學(xué)中，我們進(jìn)行了一些改革探索，取得了一定成績，但幾何光學(xué)課程的教學(xué)改革和實(shí)踐還處于初級階段，有待進(jìn)一步深入研究和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：PLC課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要： 作者根據(jù)職中生的能力特點(diǎn)，認(rèn)為plc教學(xué)適宜采用“以案例為主線的教，以任務(wù)為驅(qū)動的學(xué)”的教學(xué)模式，并介紹了其在教學(xué)過程中具體的實(shí)施過程和方法，以及一些教學(xué)體會。

關(guān)鍵詞： plc 案例 任務(wù) 教學(xué)改革

“興趣是最好的老師”，也是教學(xué)的前提和歸宿。如何激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是目前中職教育者普遍探索的熱點(diǎn)問題。多年來，我根據(jù)plc（可編程控制器）課程的特點(diǎn)，以及教材的局限性，在plc的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了“以案例為主線的教，以任務(wù)為驅(qū)動的學(xué)”的教學(xué)模式的有益探索。這種教學(xué)模式涉及兩個(gè)重要的因素，即案例與任務(wù)。前者側(cè)重于教，指教師在教的過程中以案例為基礎(chǔ)，以案例為藍(lán)本；后者則側(cè)重于學(xué)，指學(xué)生在學(xué)的過程中以任務(wù)為驅(qū)動，以解決問題為目標(biāo)，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)。采用這種教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，教師如何選取并運(yùn)用好案例，如何設(shè)計(jì)任務(wù)，如何指導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)，將直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和情緒，從而直接影響到教學(xué)的效果。

一、以案例為主線的教

plc的案例教學(xué)，就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的需要，通過典型而實(shí)用的教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生參與分析、討論、表達(dá)等活動，讓學(xué)生在具體的問題情境中，積極思考，主動探索，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的一種教學(xué)方法。

由于案例教學(xué)的整個(gè)教學(xué)過程是以案例為主線，圍繞著案例來開展整個(gè)課堂教學(xué)活動，因而案例設(shè)計(jì)與選擇的質(zhì)量，將直接影響到教學(xué)的效果。案例應(yīng)是課程某一單元或環(huán)節(jié)的知識的概括，是引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)與學(xué)習(xí)興趣的重要手段。因此，教學(xué)案例的選取和設(shè)計(jì)應(yīng)覆蓋課程的基本知識點(diǎn)，抓住某階段學(xué)習(xí)知識體系中重點(diǎn)和難點(diǎn)，精心選取有實(shí)用性和代表性的案例。例如，我在介紹plc梯形圖編程方法時(shí)，選取了“plc控制電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)”的案例。這個(gè)案例簡單、實(shí)用、典型，通過案例重點(diǎn)介紹了基本指令ld、ldi、and、ani、or、ori、out、end等的功能與用法，梯形圖的繪制方法，難點(diǎn)是梯形圖程序與指令表程序之間的轉(zhuǎn)換。透過分析案例，學(xué)生比較容易掌握這部分內(nèi)容。

另外，案例的運(yùn)用是增強(qiáng)教學(xué)效果的保障。首先，要制訂周密的計(jì)劃?！胺彩骂A(yù)則立，不預(yù)則廢”，相對傳統(tǒng)教學(xué)，案例教學(xué)是一種動態(tài)開放式的教學(xué)模式，雖然學(xué)生是主角，但不等于教師可以置身事外，無所作為。相反，為了保證案例教學(xué)效果，教師要事先花更多的精力做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，制訂一個(gè)詳細(xì)周密的案例教學(xué)計(jì)劃，其內(nèi)容包括根據(jù)本課程教學(xué)目標(biāo)計(jì)劃安排案例的個(gè)數(shù)，根據(jù)本學(xué)期教學(xué)進(jìn)度安排各個(gè)案例實(shí)施的時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，給每個(gè)教學(xué)案例制訂一個(gè)具體的實(shí)施計(jì)劃，內(nèi)容包括：案例類型、案例討論的具體步驟，以及可能出現(xiàn)的問題與對策、相關(guān)設(shè)備的配備，等等。其次，教學(xué)中對所應(yīng)用的案例不妨先演示，通過演示講解，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)，激發(fā)求知欲望。

在職業(yè)中學(xué)，plc的教學(xué)側(cè)重于實(shí)際的基礎(chǔ)性編程設(shè)計(jì)，如果在教學(xué)中以傳統(tǒng)的線性順序進(jìn)行，每一個(gè)問題先分析清楚再進(jìn)行下一個(gè)問題，這對plc程序設(shè)計(jì)課程來說是非常困難的。一方面，一個(gè)個(gè)獨(dú)立的概念、指令很枯燥。另一方面，plc指令的數(shù)量也非常大。但是如果我們把這些概念、指令融合到實(shí)際案例中，在分析案例的功能、實(shí)現(xiàn)方法等的過程中講述相關(guān)的概念、指令，那么學(xué)生首先接觸到的不是一個(gè)具體的指令知識，而是一個(gè)實(shí)用、典型的案例。在教學(xué)內(nèi)容變得實(shí)例化后，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣會有很大的提高。

二、以任務(wù)為驅(qū)動的學(xué)

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法。所謂“任務(wù)驅(qū)動”，就是讓學(xué)生在一個(gè)典型的plc程序設(shè)計(jì)“任務(wù)”的驅(qū)動下，展開教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生由簡到繁、由易到難，循序漸進(jìn)地完成一系列“任務(wù)”，從而構(gòu)建真正屬于自己的知識和技能。其中的任務(wù)，既蘊(yùn)涵了學(xué)生應(yīng)該掌握的知識與技能，又蘊(yùn)涵了學(xué)生應(yīng)該獲得的能力訓(xùn)練。在完成“任務(wù)”的過程中，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法于plc教學(xué)，在形式上是：明確并提出任務(wù)→師生共同分析完成任務(wù)的方法和步驟→學(xué)生自學(xué)或協(xié)作完成任務(wù)→教師適時(shí)指導(dǎo)→交流及講評。

用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，教師的教和學(xué)生的學(xué)都是圍繞如何完成一個(gè)具體的任務(wù)進(jìn)行的。首先教師明確教學(xué)任務(wù)即“任務(wù)”設(shè)計(jì)，在“任務(wù)”設(shè)計(jì)時(shí)要注意實(shí)用性、適宜性、漸進(jìn)性等原則，要求把學(xué)生應(yīng)掌握的知識、技能和能力的提高融入任務(wù)中。這就需要教師認(rèn)真地分析教材，認(rèn)真研究教學(xué)大綱，確定教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)，更要考慮學(xué)生的心理特征和興趣所在。然后提出一個(gè)需要完成的具體任務(wù)，與學(xué)生共同分析解決該問題所需的知識、方法和步驟，由學(xué)生來完成任務(wù)，可以獨(dú)立完成，也可以合作完成，目的是通過完成任務(wù)，掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)會學(xué)習(xí)，培養(yǎng)綜合能力。在這個(gè)過程中，教師參與探索和指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容，適時(shí)在班級交流，發(fā)現(xiàn)新思路，推廣新思路，鼓勵(lì)創(chuàng)新。教師進(jìn)行比較、評講、歸納，學(xué)生從中得出結(jié)論，引導(dǎo)交流，共同進(jìn)步。

例如：在學(xué)習(xí)步進(jìn)順序圖應(yīng)用于plc程序設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，在教學(xué)前先提出一個(gè)任務(wù)：“請你設(shè)計(jì)一個(gè)控制十字路口交通燈的程序?！眹@這個(gè)任務(wù)，討論分析需要解決的問題，程序需要提供的功能，需要通過哪些途徑來實(shí)現(xiàn)。

考慮學(xué)生知識接受能力的差異，從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，對任務(wù)進(jìn)行切分，從母任務(wù)中分解出一個(gè)子任務(wù)，即要求學(xué)生先完成控制十字路口東西或南北單方向交通燈程序的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行十字路口兩個(gè)方向的合成設(shè)計(jì)，從而引導(dǎo)學(xué)生由簡單到復(fù)雜，循序漸進(jìn)地完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，更好地激發(fā)并維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

要完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，必須正確了解十字路口交通燈的控制功能，否則無從入手。這時(shí)教師不要急于講解，而應(yīng)先讓學(xué)生討論，分析任務(wù)，提出問題。比如，學(xué)生閱讀一段描述交通燈控制功能的文字說明后，普遍提出很難理解，這時(shí)教師應(yīng)及時(shí)作適當(dāng)?shù)膯l(fā)和引導(dǎo)：是否可以采用流程圖或波形圖來描述其控制流程？幫助學(xué)生通過更直觀方法去解讀其中的內(nèi)容，為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也給學(xué)生指明一種處理類似任務(wù)的方法和思路。

學(xué)生接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，通過查閱有關(guān)資料，或者參照老師講過的案例，獨(dú)立或合作完成任務(wù)。在這個(gè)過程中，教師要適時(shí)指導(dǎo)，或參與一些學(xué)生的討論或探討。在完成設(shè)計(jì)的過程中，不同層次的學(xué)生會提出不同層次的問題，教師應(yīng)隨時(shí)隨地解答學(xué)生提出的問題，個(gè)別問題個(gè)別回答，帶有普遍性的問題在全班回答或講解。

在大約一半的同學(xué)完成任務(wù)的時(shí)候，教師要召集學(xué)生進(jìn)行任務(wù)講評，具體做法是：教師將學(xué)生完成的程序?yàn)g覽一遍，挑選出幾位編程技巧較高而思路各異的學(xué)生的作品，讓他們在課堂上展示自己的程序，談?wù)劯髯缘脑O(shè)計(jì)思路、編程技巧等，然后教師進(jìn)行比較點(diǎn)評，指出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，引導(dǎo)其他學(xué)生吸取他人的長處，補(bǔ)己之短?！秾W(xué)記》中有句名言：“獨(dú)學(xué)而無友，則孤陋而寡聞?！币部梢越璐伺囵B(yǎng)學(xué)生相互切磋技藝，合作學(xué)習(xí)的團(tuán)隊(duì)精神。

教與學(xué)是相輔相成、不可分割的。案例是學(xué)生從中獲取知識的載體，任務(wù)是學(xué)生鞏固知識、掌握技能的手段。二者相互聯(lián)系、相互配合。這種相互作用的雙邊活動構(gòu)成了整個(gè)教學(xué)過程。

在實(shí)踐性較強(qiáng)的plc教學(xué)過程中，采用“以案例為主線的教，以任務(wù)為驅(qū)動的學(xué)”的教學(xué)模式，始終把學(xué)生作為教學(xué)的主體，以案例為主線，以任務(wù)為驅(qū)動，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)案例，上機(jī)操作，把書上死的理論變成活的應(yīng)用，這種教學(xué)模式較好地解決了教與學(xué)的矛盾。

第三篇：工程光學(xué)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新探析論文

“工程光學(xué)設(shè)計(jì)”課程是機(jī)械電子工程專業(yè)光機(jī)電一體化方向的一門重要必修課,文章從教學(xué)現(xiàn)狀和教學(xué)難點(diǎn)動身,針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)辦法和理論教學(xué)等方面,提出和進(jìn)行了一系列詳細(xì)的教學(xué)變革。

隨著光學(xué)技術(shù)的開展，對光學(xué)儀器和光電儀器設(shè)計(jì)的請求也越來越高，這就請求設(shè)計(jì)者具備扎實(shí)的理論根底、較高的設(shè)計(jì)技巧和現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算才能。目前，社會上對光學(xué)設(shè)計(jì)的專業(yè)人才有著越發(fā)迫切的需求，為此，高校肩負(fù)著培育具有良好光學(xué)設(shè)計(jì)才能的工程型人才的重?fù)?dān)。

為了協(xié)助學(xué)生穩(wěn)固應(yīng)用光學(xué)專業(yè)根底學(xué)問，控制評價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的根本辦法，進(jìn)步學(xué)生對光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用才能和設(shè)計(jì)才能，該校在光學(xué)工程學(xué)科研討生教學(xué)中開設(shè)了“光學(xué)工程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程。該課程在本科工程光學(xué)的根底上，系統(tǒng)、全面地解說光學(xué)工程的理論、應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計(jì)辦法，協(xié)助學(xué)生進(jìn)步在工程應(yīng)用中處理實(shí)踐問題的才能。

“光學(xué)工程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程針對光學(xué)工程學(xué)科研討生開設(shè)，請求學(xué)生具有一定的光學(xué)工程根底學(xué)問，教學(xué)目的是培育光學(xué)工程的高級應(yīng)用人才。授課內(nèi)容除注重于根本概念的解說和根本原理的剖析外，擬經(jīng)過大量豐厚的光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，培育和進(jìn)步學(xué)生發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能。

因而，該門課程在較短的課時(shí)內(nèi)，既要有對專業(yè)根底學(xué)問的深化了解，又要結(jié)合工程消費(fèi)理論，以處理實(shí)踐設(shè)計(jì)問題為目的，使學(xué)生在系統(tǒng)、全面地控制光學(xué)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)辦法根底上，可以獨(dú)立完成大多數(shù)典型光學(xué)部件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。因而，要到達(dá)較好的授課效果，對授課教員提出了較高的請求。

在“光學(xué)工程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的授課中，如何將理論與實(shí)踐相結(jié)合，充沛調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生逐漸順應(yīng)從習(xí)氣于科學(xué)理論、理想假定的學(xué)習(xí)者到光學(xué)工程專業(yè)技術(shù)人員的轉(zhuǎn)變，培育和進(jìn)步學(xué)生發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能，是重點(diǎn)思索的問題。該文將對教學(xué)中遇到的問題及經(jīng)歷進(jìn)行做出總結(jié)。“光學(xué)工程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”教學(xué)中面臨的主要問題

在該課程的教學(xué)過程中，主要存在的問題有以下幾點(diǎn)。

1.1 學(xué)時(shí)少，相應(yīng)配套課程不完善，學(xué)生根底學(xué)問程度不平衡

“光學(xué)工程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程涵蓋光學(xué)成像理論、典型現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造原理和光學(xué)特性、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)辦法等等方面，觸及學(xué)問內(nèi)容十分普遍。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，要完成一切的教學(xué)內(nèi)容，到達(dá)使學(xué)生系統(tǒng)、全面地控制光學(xué)設(shè)計(jì)理論和辦法，進(jìn)步學(xué)生現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能，培育學(xué)生工程素質(zhì)的目的，對學(xué)生的根底學(xué)問、綜合才能的請求都較高。而在實(shí)踐教學(xué)中，由于學(xué)生可能來自于不同的本科專業(yè)，在光學(xué)工程類根底課程方面的學(xué)問程度表現(xiàn)出很不平衡，相應(yīng)的配套課程也不夠完善。因而，如何在本課程的教學(xué)中，如何緩這些矛盾，補(bǔ)償這些缺陷，到達(dá)好的授課效果，對教員提出了很大應(yīng)戰(zhàn)。

1.2 學(xué)生工程認(rèn)識淡薄，入手才能差，不能將理論與實(shí)踐相結(jié)合學(xué)生對工程設(shè)計(jì)的特性仍舊缺乏認(rèn)識，對工程問題較為陌生，工程認(rèn)識十分淡薄，因而形成了入手才能差，不能將所學(xué)的理論學(xué)問與實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)結(jié)合的問題。而本課程正是以培育具有良好光學(xué)設(shè)計(jì)才能的工程型人才為目的，因而，如何理論結(jié)合實(shí)踐，在對實(shí)踐問題的剖析與討論中，培育學(xué)生學(xué)習(xí)與開展的才能和發(fā)明性處理工程問題的才能，是重點(diǎn)要處理的一個(gè)問題。

1.3 學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性問題

教育學(xué)以為：興趣是學(xué)習(xí)最好的教師。學(xué)生對所學(xué)習(xí)的課程產(chǎn)生了興趣，才干愈加認(rèn)真、愈加投入地吸取課程的學(xué)問，更好地發(fā)揮思想和智力的潛能，做出發(fā)明和創(chuàng)造。正是由于本課程觸及內(nèi)容普遍，學(xué)生根底學(xué)問程度不平衡，假如不可以采取合理措施，將理論與理論相結(jié)合，充沛調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，就更容易形成局部學(xué)生對課程喪失興趣，消極學(xué)習(xí)。因而，作為專業(yè)課程教師，怎樣培育學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)過程無聊、無用而索然無味，是授課教員必需認(rèn)真考慮的問題。教學(xué)變革理論與探究

針對以上問題，我們在教學(xué)過程中，從教學(xué)體系、教材、課件、教學(xué)辦法等多方面進(jìn)行變革探究，以完善教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)辦法為動身點(diǎn)，從進(jìn)步學(xué)生興趣，增強(qiáng)師生互動，解說深化淺出，理論結(jié)合實(shí)踐，融入科研內(nèi)容等多方面著手，改善教學(xué)效果，獲得了較好的效果。主要采用了以下手腕后。

2.1 精心規(guī)劃授課內(nèi)容，留意銜接，對癥下藥

該課程許多內(nèi)容觸及到幾何光學(xué)、物理光學(xué)、激光原理等根底課程學(xué)問，希望學(xué)生可以具有一定的相關(guān)根底，在授課時(shí)才干產(chǎn)生較好的效果。但是，如前所述，在教學(xué)中存在學(xué)生根底學(xué)問程度不平衡，配套課程不夠完善的問題。為處理這一矛盾，在授課體系與授課內(nèi)容方面，進(jìn)行了精心的規(guī)劃，力圖合理。

首先，在授課內(nèi)容方面，注重教材內(nèi)容的科學(xué)組織，在內(nèi)容的編排上留意學(xué)問自身的內(nèi)在規(guī)律性、系統(tǒng)性及互相聯(lián)絡(luò)，加強(qiáng)課程各個(gè)局部之間的邏輯性，對癥下藥，從而儉省學(xué)時(shí)，處理課程容量大與學(xué)時(shí)有限的矛盾。其次，在講授必要內(nèi)容的根底上，留意與前期課程的銜接，但并不完整依賴于前期課程學(xué)問的控制，而是注重啟示、引導(dǎo)學(xué)生自主的溫習(xí)、控制、擴(kuò)展原有學(xué)問，例如經(jīng)過布置考慮標(biāo)題、提供參考文獻(xiàn)、課上討論等方式，協(xié)助和鼓舞學(xué)生經(jīng)過主動學(xué)習(xí)，來處理根底學(xué)問程度不平衡的問題。同時(shí)，在授課中并不簡單的依照教材施教，而是及時(shí)結(jié)合科研項(xiàng)目，充沛應(yīng)用與課程有關(guān)的最新研討成果，補(bǔ)充身手域的前沿技術(shù)。經(jīng)過合理的規(guī)劃授課內(nèi)容，并在授課過程中，留意銜接，對癥下藥，鼓勵(lì)學(xué)生課下主動學(xué)習(xí)的方式，進(jìn)步了教學(xué)質(zhì)量。

2.2 理論結(jié)合實(shí)踐，重在才能培育

本課程除了具有學(xué)問的系統(tǒng)性、理論性強(qiáng)的特性外，更重要的特性是應(yīng)用性強(qiáng)。在工程設(shè)計(jì)中，需求靈敏地運(yùn)用學(xué)過的理論學(xué)問，用理論指導(dǎo)理論，才干使設(shè)計(jì)朝著勝利的方向行進(jìn)。當(dāng)設(shè)計(jì)過程呈現(xiàn)問題時(shí)，怎樣應(yīng)用理論學(xué)問和理論經(jīng)歷，來有效地進(jìn)行修正，最終得到滿足運(yùn)用請求的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這種處理工程問題的才能的進(jìn)步，是本課程最中心要處理的問題。

為此，我們在根底理論講授后，經(jīng)過拋出一個(gè)或幾個(gè)實(shí)踐工程設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深化考慮與討論，完成自主設(shè)計(jì)。例如在學(xué)習(xí)了像差理論及典型顯微光學(xué)系統(tǒng)后，請求學(xué)生設(shè)計(jì)一款高倍率顯微系統(tǒng)，針對該系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中發(fā)作的各種問題，包括怎樣從低倍率系統(tǒng)逐漸過渡到高倍率系統(tǒng)，怎樣完成復(fù)消色差，以及工程實(shí)踐中如何完成系統(tǒng)裝調(diào)等等問題，逐個(gè)進(jìn)行討論和剖析，經(jīng)過引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，鼓舞學(xué)生自主剖析處理問題，進(jìn)步學(xué)生的理論才能。

這樣的理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程，深受學(xué)生好評，學(xué)生們分歧以為，經(jīng)過這樣的練習(xí)，不但加深了對理論學(xué)問的了解，更大大進(jìn)步了他們發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能。

2.3 創(chuàng)新授課辦法，刺激學(xué)生主動學(xué)習(xí)

由于授課內(nèi)容的更新以及理論與實(shí)踐相結(jié)合的請求，教員在授課辦法上也必需進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新，才干夠到達(dá)預(yù)期的效果。學(xué)生是課堂教學(xué)的主體，只要激起學(xué)生求知的動力，課堂教學(xué)才有可能勝利。除了傳統(tǒng)的講授方式外，在本課程的授課過程中，愈加注重啟示式教學(xué)和討論式教學(xué)。啟示式教學(xué)辦法，是指經(jīng)過具有啟示式的發(fā)問，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而培育學(xué)生的發(fā)明性思想才能。討論式教學(xué)辦法，是指經(jīng)過討論問題，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立考慮，培育學(xué)生的自主學(xué)習(xí)才能。

在詳細(xì)做法上，除了采用布置考慮標(biāo)題，引薦參考文獻(xiàn)的方式外，還經(jīng)過將學(xué)生分為協(xié)作小組，針對某一任務(wù)進(jìn)行組內(nèi)協(xié)作，然后組織各小組就各自研討成果在全班進(jìn)行交流，鼓舞學(xué)生之間就技術(shù)問題進(jìn)行討論、質(zhì)疑與爭辯，加深了解。

經(jīng)過啟示式與討論式教學(xué)辦法的引入，加強(qiáng)了師生互動，進(jìn)步了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，刺激學(xué)生主動學(xué)習(xí)的愿望。結(jié)語

在“光學(xué)工程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的教學(xué)中，針對存在的問題，從規(guī)劃授課內(nèi)容、理論結(jié)合實(shí)踐以及創(chuàng)新授課辦法等等方面進(jìn)行了教學(xué)變革的理論與探究。經(jīng)過合理地規(guī)劃授課內(nèi)容，理論與實(shí)踐相結(jié)合，以及引入啟示式和討論式的教學(xué)辦法，注重對學(xué)生發(fā)現(xiàn)和處理工程問題的才能的培育，刺激學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性，進(jìn)步了教學(xué)質(zhì)量，收到了良好的效果。

第四篇：小結(jié)幾何光學(xué)基本定律與成像概念

第一章小結(jié)（幾何光學(xué)基本定律與成像概念）1、光線、波面、光束概念。

光線：在幾何光學(xué)中，我們通常將發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光抽象為許許多多攜帶能量并帶有方向的幾何線。

波面：發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光波向四周傳播時(shí)，某一時(shí)刻其振動位相相同的點(diǎn)所構(gòu)成的等相位面稱為波陣面，簡稱波面。

光束：與波面對應(yīng)所有光線的集合稱為光束。、幾何光學(xué)的基本定律（內(nèi)容、表達(dá)式、現(xiàn)象解釋））光的直線傳播定律：在各向同性的均勻介質(zhì)中，光是沿著直線傳播的。2）光的獨(dú)立傳播定律：不同光源發(fā)出的光在空間某點(diǎn)相遇時(shí)，彼此互不影響，各光束獨(dú)立傳播。）反射定律和折射定律（全反射及其應(yīng)用）：

反射定律：

1、位于由入射光線和法線所決定的平面內(nèi)；

2、反射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)，且反射角和入射角絕對值相等，符號相反，即I’’=-I。

全反射：當(dāng)滿足

1、光線從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射，2、入射角大于臨界角時(shí)，入射到介質(zhì)上的光會被全部反射回原來的介質(zhì)中，而沒有折射光產(chǎn)生。sinIm=n’/n，其中Im為臨界角。

應(yīng)用：

1、用全反射棱鏡代替平面反射鏡以減少光能損失。（鍍膜平面反射鏡只能反射90%左右的入射光能）

2、光纖

折射定律：

1、折射光線位于由入射光線和法線所決定的平面內(nèi)；

2、折射角的正弦和入射角的正弦之比與入射角大小無關(guān)，僅由兩種介質(zhì)的性質(zhì)決定。n’sinI’=nsinI。

應(yīng)用：光纖 4）光路的可逆性

光從A點(diǎn)以AB方向沿一路徑S傳遞，最后在D點(diǎn)以CD方向出射，若光從D點(diǎn)以CD

方向入射，必原路徑S傳遞，在A點(diǎn)以AB方向出射，即光線傳播是可逆的。）費(fèi)馬原理

光從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)，其間無論經(jīng)歷多少次折射和反射，其光程為極值。（光是沿著光程為極值（極大、極小或常量）的路徑傳播的），也叫“光程極端定律”。）馬呂斯定律

光線束在各向同性的均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，始終保持著與波面的正交性，并且入射波面與出射波面對應(yīng)點(diǎn)之間的光程均為定值。

折/反射定律、費(fèi)馬原理和馬呂斯定律三者中的任意一個(gè)均可以視為幾何光學(xué)的一個(gè)基本定律，而把另外兩個(gè)作為該基本定律的推論。、完善成像條件（3種表述)1）、入射波面為球面波時(shí)，出射波面也為球面波； 2）、入射光束為同心光束時(shí)，出射光束也為同心光束； 3）、物點(diǎn)A1及其像點(diǎn)Ak’之間任意二條光路的光程相等。4、應(yīng)用光學(xué)中的符號規(guī)則（6 條）

1）沿軸線段(L、L’、r）：規(guī)定光線的傳播方向自左至右為正方向，以折射面頂點(diǎn)O為原點(diǎn)。

2）垂軸線段(h)：以光軸為基準(zhǔn)，在光軸以上為正，以下為負(fù)。

3）光線與光軸的夾角(U、U’)：光軸以銳角方向轉(zhuǎn)向光線，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。

4）光線與法線的夾角(I、I’)：光線以銳角方向轉(zhuǎn)向法線，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。

5）光軸與法線的夾角(φ)：光軸以銳角方向轉(zhuǎn)向法線，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。

6）相鄰兩折射面間隔(d)：由前一面的頂點(diǎn)到后一面的頂點(diǎn)，順光線方向?yàn)檎?，逆為?fù)。、單個(gè)折射球面的光線光路計(jì)算公式（近軸、遠(yuǎn)軸）、單個(gè)折射面的成像公式（定義、公式、意義）

垂軸放大率成像特性：

β>0,成正像，虛實(shí)相反；β<0,成倒像，虛實(shí)相同 |β|>1,放大；|β|<1，縮小。軸向放大率結(jié)論：

折射球面的軸向放大率恒為正，軸向放大率與垂軸放大率不等。

角放大率：表示折射球面將光束變寬變細(xì)的能力；只與共軛點(diǎn)的位置有關(guān)，與光線的孔徑角無關(guān)。、球面反射鏡成像公式、共軸球面系統(tǒng)公式（過渡公式、成像放大率公式）

第二章小結(jié)(理想光學(xué)系統(tǒng))

1、什么是理想光學(xué)系統(tǒng)？

為了系統(tǒng)的討論物像關(guān)系，挖掘出光學(xué)系統(tǒng)的基本參量，將物、像與系統(tǒng)件的內(nèi)在關(guān)系揭示出來，可暫時(shí)拋開光學(xué)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)（r,d,n），將一般僅在光學(xué)系統(tǒng)的近軸區(qū)存在的完善成像，拓展成在任意大的空間中一任意寬的光束都成完善像的理想模型。簡單的說就是物像空間滿足“點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)，直線對應(yīng)直線，平面對應(yīng)平面”的光學(xué)系統(tǒng)。

2、共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的成像性質(zhì)是什么？（3大點(diǎn)）

1）位于光軸上的物點(diǎn)對應(yīng)的共軛像點(diǎn)也必然位于光軸上；位于過光軸的某一個(gè)截面內(nèi)的物點(diǎn)對應(yīng)的共軛像點(diǎn)必位于該平面的共軛像面內(nèi)；同時(shí)，過光軸的任意截面成像性質(zhì)都是相同的

2）垂直于光軸的平面物所成的共軛平面像的幾何形狀完全與物相似。3）如果已知兩共軛面的位置和放大率，或者一對共軛面的位置和放大率，以及軸上兩對共軛點(diǎn)的位置，則其他一切物點(diǎn)的像點(diǎn)都可以根據(jù)這些已知的共軛面和共軛點(diǎn)來表示。

3、無限遠(yuǎn)的軸上（外）物點(diǎn)的共軛像點(diǎn)是什么？它發(fā)出的光線有何性質(zhì)？ 像方焦點(diǎn)；它發(fā)出的光線都與光軸平行。

4、無限遠(yuǎn)的軸上（外）像點(diǎn)的對應(yīng)物點(diǎn)是什么？ 物方焦點(diǎn)。

5、物（像）方焦距的計(jì)算公式為何？

f’=h/tanU’，h為平行光線的高度，U’為像方孔徑角。

6、物方主平面與像方主平面的關(guān)系為何？ 互為共軛。

光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)及性質(zhì)？有何用途？

一對主點(diǎn)和主平面，一對焦點(diǎn)和焦平面，稱為光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面。一束平行光線經(jīng)過系統(tǒng)后交于像方焦平面上一點(diǎn)，物方焦平面上一點(diǎn)光源發(fā)射出的光線經(jīng)過系統(tǒng)后是一組平行光線。

可用直接表示光學(xué)系統(tǒng)，便于推斷和計(jì)算光路。

7、圖解法求像的方法？（可選擇的典型光線和可利用的性質(zhì) 5條+1條）

8、解析法求像方法為何？（牛頓公式、高斯公式）1）牛頓公式：

2）高斯公式：

9、由多個(gè)光組組成的理想光學(xué)系統(tǒng)的成像公式？（過渡公式）

10、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系？

11、理想光學(xué)系統(tǒng)的放大率？（定義、公式、用途、與單個(gè)折射面公式的區(qū)別和聯(lián)系）

12、理想光學(xué)系統(tǒng)的組合公式為何？正切計(jì)算法？

13、幾種典型的光組組合及其特點(diǎn)（組成、特點(diǎn)和應(yīng)用）？

第 三 章 小 結(jié)(平面與平面系統(tǒng))

1、平面光學(xué)元件的種類？作用？（4種）

平面反射鏡，唯一能成完善像的最簡單的光學(xué)元件，可用于做光杠桿平行平板，平行平板是個(gè)無光焦度的光學(xué)元件，不使物體放大或縮小，反射棱鏡，實(shí)現(xiàn)折轉(zhuǎn)光路、轉(zhuǎn)像和掃描等功能。折射棱鏡，改變光線的出射角，可用于放大偏轉(zhuǎn)量。

2、平面鏡的成像特點(diǎn)和性質(zhì)？平面鏡的旋轉(zhuǎn)特性？ 每一點(diǎn)都能成完善像，并且像與物虛實(shí)相反。

平面鏡轉(zhuǎn)動α，反射光線轉(zhuǎn)動θ。

奇數(shù)次反射成鏡像，偶數(shù)次反射成一致像。

3、光學(xué)杠桿原理和應(yīng)用？（測小角度和微位移）

從透鏡物方焦點(diǎn)發(fā)出光線束，經(jīng)過系統(tǒng)后成平行光束經(jīng)過微小偏轉(zhuǎn)θ的平面鏡后反射，再經(jīng)過系統(tǒng)匯聚在像方焦平面上，測得垂軸距離y，則y=f’tan2θ=2θf’，測桿支點(diǎn)與光軸距離a，移動量x，θ=tanθ=x/a, so, y=(2f’/a)x=Kx，K為放大倍數(shù)。

4、平行平板的成像特性？（3點(diǎn)）近軸區(qū)內(nèi)的軸向位移公式？

平行平板是個(gè)無光焦度的光學(xué)元件，不使物體放大或縮小，只將像從物位置進(jìn)行一個(gè)軸向平移。近軸區(qū)能成完善像，非近軸區(qū)不能成完善像。

5、加平面鏡、平行平板的成像計(jì)算。

6、反射棱鏡的種類（4種）、基本用途、棱鏡的主截面、成像方向判別、等效作用與展開。

簡單棱鏡，改變出射角，增加光程 屋脊棱鏡，得到與物體一致的像

立方角錐棱鏡，出射光線平行于入射光線像與物僅發(fā)生一個(gè)平行平移 復(fù)合棱鏡，實(shí)現(xiàn)特殊功能，如分光、分色、轉(zhuǎn)像、雙像等 成像方向的判斷

1）、O'z'坐標(biāo)軸與光軸出射方向一致

2）、垂直于主界面的坐標(biāo)軸O'y'，若有奇數(shù)個(gè)屋脊面，則像方向與物方向相反；若有偶數(shù)個(gè)屋脊面，則方向相同

3）、平行于主界面的坐標(biāo)軸O'x'，（一個(gè)屋脊面當(dāng)兩個(gè)反射面）若有奇數(shù)個(gè)反射面，則像坐標(biāo)系與物坐標(biāo)系相反；若有偶數(shù)個(gè)反射面則相同

4）遇到透鏡，O'x'、O'y'均轉(zhuǎn)向。

7、折射棱鏡的作用?其最小偏向角公式及應(yīng)用 改變光線的出射角，可用于放大偏轉(zhuǎn)量。

α為棱鏡頂角，δ為偏向角。當(dāng)光線的光路對稱與折射棱鏡時(shí)，偏向角最小。已知α，測的最小偏向角δ，即可求得棱鏡的折射率n

8、光楔的偏向角公式及其應(yīng)用（測小角度和微位移）

δ=2(n-1)αcosφ, φ為兩光楔相對旋轉(zhuǎn)的角度。

當(dāng)φ=90°時(shí)可用于測微小位移，單個(gè)棱鏡的偏向角δ已知，棱鏡間距離Δz已知，則垂軸方向的微小位移Δy=Δz δ =(n-1)αΔz

9、棱鏡色散、色散曲線、白光光譜的概念。

棱鏡色散：同一透明介質(zhì)對于不同波長的單色光具有不同的折射率，故復(fù)合光經(jīng)過棱鏡后能被分解成多種不同顏色的光。

色散曲線：將介質(zhì)的折射率隨波長的變化用曲線表示。

白光光譜：狹縫發(fā)射出的白光經(jīng)過透鏡準(zhǔn)直為平行光，平行光經(jīng)過棱鏡分解為各色光，經(jīng)過透鏡匯聚在焦平面上排列成各種顏色的狹縫像。

10、常用的光學(xué)材料有幾類？各有何特點(diǎn)？

光學(xué)玻璃，制造工藝成熟，品種齊全，一般能透過波長為0.35~2.5μm的各色

光，超出波段范圍的光會被強(qiáng)烈吸收。

光學(xué)晶體，透射波段比光學(xué)玻璃寬，應(yīng)用日益廣泛

光學(xué)塑膠，價(jià)格便宜、密度小、重量輕、易于壓制成型、成本低、生產(chǎn)效率高和不易破碎等諸多優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)和折射率的溫度系數(shù)比光學(xué)玻璃大的多，受溫度影響大成像質(zhì)量不穩(wěn)定。

第四章小結(jié)(光學(xué)系統(tǒng)中的光闌與光束限制)

1、什么是光闌？

限制成像光束和成像范圍的遮光片稱為光闌。

2、什么是孔徑光闌(作用)、入瞳、出瞳、孔徑角？它們的關(guān)系如何？ 限制軸上物點(diǎn)孔徑角大小，并有選擇軸外物點(diǎn)成像光束作用的光闌。入瞳/出瞳：孔徑光闌經(jīng)前/后光學(xué)系統(tǒng)在物/像空間所成的像?？讖浇牵汗廨S上的物體點(diǎn)與透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑光闌、入瞳和出瞳三者是物像關(guān)系。主光線：通過入瞳中心的光線。

3、什么是視場光闌(作用)、入窗、出窗、視場角？它們的關(guān)系如何？ 限制成像范圍的光闌。類似于入/出瞳。

視場角：主光線與光軸的夾角

物方視場角：在物空間，入窗邊緣對入瞳中心張的角 像方視場角：在像空間，出窗邊緣對出瞳中心張的角。視場光闌、如窗、出窗三者成物像關(guān)系

4、什么是漸暈、漸暈光闌、漸暈系數(shù)？漸暈光闌和視場光闌的關(guān)系如何？ 漸暈：由軸外點(diǎn)發(fā)出的充滿入瞳的光線被其他光孔遮攔的現(xiàn)象

漸暈光闌：為了改善軸外點(diǎn)的成像，有意識的縮小某一二個(gè)透鏡直徑，擋去一部

分成像光線，這種被縮小孔徑的透鏡或光闌被稱為漸暈光闌。

漸暈系數(shù)：軸向光束的口徑為D，視場角為ω的軸外光束在子午截面內(nèi)的光束寬度為Dω，這Dω與D之比稱為“漸暈系數(shù)”，用Kω表示，即Kω=Dω/D

5、系統(tǒng)中光闌的判斷方法如何？

根據(jù)定義出發(fā)，尋找限制入射光束寬度的光闌（孔徑光闌），限制成像光束的光闌（視場光闌）

a、做出后光學(xué)系統(tǒng)即遮光片經(jīng)前光學(xué)系統(tǒng)的像

b、將物點(diǎn)與所有“像”的邊緣連起來，比較“孔徑角”，最小的為入瞳，對應(yīng)的物即為“孔徑光闌”

c、從入瞳中心引出過“像”邊緣的主光線，比較“視場角”，最小的為入窗，對應(yīng)的物即為“視場光闌”。

6、照相系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況?（看第七章）

7、望遠(yuǎn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況?

8、顯微系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況? 物方遠(yuǎn)心光路原理與

作用.遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌在物鏡像方焦平面上，入瞳位于無窮遠(yuǎn)處，軸外點(diǎn)主光線平行于光軸。

作用：物即使不在設(shè)計(jì)位置，所成像調(diào)焦不準(zhǔn)，但彌散圓中心間距不變，不會產(chǎn)生太大誤差。

9、光瞳銜接原則是什么?為什么要遵守該原則?

前面系統(tǒng)的出瞳和后面系統(tǒng)的入瞳重合，使前面得入射光線能全部透過后面的系統(tǒng)。

10、場鏡的定義、作用、成像關(guān)系？

在一次實(shí)像面處所加的起收斂孔徑角作用的透鏡。收斂目鏡物方孔徑角，還能調(diào)節(jié)出瞳距離。

由于場鏡的物（即物鏡的像）在鏡上，所以像也在鏡上。

可消球差、正弦差、像散、位置色差、倍率色差。不能消場曲、畸變。

11、什么是景深、遠(yuǎn)景景深、近景景深？景深公式和影響因素？ 景深：能在景象平面上獲得清晰像的物方空間深度范圍稱為景深

能成清晰像的最遠(yuǎn)/近的物平面稱為遠(yuǎn)/近景平面，它們距對準(zhǔn)平面的距離稱遠(yuǎn)/近景深度。

景深與入瞳孔徑有關(guān)，孔徑角越小，景深越大。（拍照時(shí)，調(diào)小光圈能獲得大的空間深度的清晰像），與景象平面有關(guān)，當(dāng)景象平面與物鏡距離p=2a/ε時(shí)，可得到距入射光瞳為a/ε處的平面至無限遠(yuǎn)的整個(gè)空間的物體的清晰像。

具體公式看書P68-71.第六章小結(jié)（光線的光路計(jì)算及像差理論）

1、光線的光路計(jì)算方法。

2、什么是像差？共有幾種像差？消像差的基本原則是什么？

實(shí)際像與理想像之間的差異叫做像差。7 基本原則：把主要像差消掉。

3、各種像差的定義、影響因素、性質(zhì)、消像差方法？

4、哪些像差與孔徑有關(guān)？哪些像差與視場有關(guān)？

5、什么是單個(gè)折射球面的不暈點(diǎn)（齊明點(diǎn)）？有何性質(zhì)？ 不產(chǎn)生球差的點(diǎn)需滿足：

1）L=0,即物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于球面頂點(diǎn)

2)sinI-sinI’=0,即I=I’=0,表示物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于球面的曲率中心

3)sinI’-sinU=0,即I’=U,可得出L=(n+n’)r/n, L’=(n+n’)r/n’, 該面的垂軸放大率 β=nL’/n’L=(n/n’)2 校正了球差且滿足正弦條件的點(diǎn)叫做齊明點(diǎn)或叫不暈點(diǎn)?；?不產(chǎn)生像差的點(diǎn)叫做齊明點(diǎn)或不暈點(diǎn)。

常利用齊明點(diǎn)的特性來制作齊明透鏡，以增大物鏡的孔徑角，用于顯微鏡或照明系統(tǒng)。

6、了解七種像差的計(jì)算方法、級數(shù)展開形式。

7、了解七種像差的初級像差的分布式表示式。

第七章（典型光學(xué)系統(tǒng)）小結(jié)

1、正常眼、近視眼和遠(yuǎn)視眼的定義和特征是什么？應(yīng)如何校正非正常眼？調(diào)節(jié)能力的計(jì)算公式是什么(7-1)？人眼的分辨率=? 眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)在無限遠(yuǎn)處，即光學(xué)系統(tǒng)的后焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜上，稱為正常眼； 遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼前有限距離，后焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜前，稱為近視眼，需佩戴一負(fù)透鏡； 遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼后有限距離，后焦點(diǎn)位于視網(wǎng)膜后，稱為遠(yuǎn)視眼，需佩戴一正透鏡。透鏡的焦距為f’，眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)lr，使佩戴后眼睛的發(fā)散度R=1/lr-1/f’。遠(yuǎn)點(diǎn)距離lr,近點(diǎn)距離lp，遠(yuǎn)/近點(diǎn)發(fā)散度R=1/lr, P=1/lp，單位為屈光度（D），眼睛的調(diào)節(jié)能力A=R-P。R表示近視眼或遠(yuǎn)視眼的程度，稱為視度。

人眼具有瞳孔調(diào)節(jié)和視度調(diào)節(jié)的能力。

人眼能分辨的物點(diǎn)間最小視角稱作視角鑒別率ε，ε≈60″,眼睛的分辨能力或視覺敏銳度=1/ε(ε的單位是分)。

2、什么是視覺放大率？表達(dá)式及其意義？它與光學(xué)系統(tǒng)的角放大率有何異同？

表示對人眼張角的放大倍率，角放大率是一對共軛點(diǎn)及其共軛光線所張孔徑角的正切比，而視覺放大率是物體經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)所成的像與它本身對眼睛張角的正切比。

3、放大鏡的視覺放大率為何？（注意條件）

4、顯微鏡系統(tǒng)：P140 1）組成（光學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）、成像關(guān)系、光束限制（生物顯微鏡和測量顯微鏡）物鏡（孔徑光闌、入瞳），測量時(shí)，孔徑光闌在物鏡像方焦平面上，在物鏡像面上放一透明分劃板（視場光闌），目鏡，物在物鏡的物方焦點(diǎn)附近，經(jīng)物鏡成一倒立實(shí)像在目鏡的物方焦點(diǎn)附近，再經(jīng)過目鏡成一正立的放大的虛像（總的還是倒立的），出瞳對眼睛瞳孔。

2）視覺放大率公式：

3）線視場公式：光學(xué)系統(tǒng)在物空間能成清晰像的范圍

顯微鏡的視覺放大率越大，其在物空間的線視場越小。4）數(shù)值孔徑、出瞳D'：

5）物鏡的分辨率：光學(xué)系統(tǒng)所成像符合理想時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)能分辨的最小間隔

6）顯微鏡的有效放大率：

7）物鏡的景深：

8）視度調(diào)節(jié)：

5、臨界照明和坷拉照明中的光瞳銜接關(guān)系？

（瞳對瞳、窗對窗）（窗對瞳、瞳對窗）P144倒數(shù)兩段

6、望遠(yuǎn)系統(tǒng)（開普勒）：P145 1）組成（光學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）、成像關(guān)系、光束限制

物鏡（孔徑光闌、入瞳）、視場光闌（在焦平面處）、目鏡（漸暈光闌）、出瞳對瞳孔。望遠(yuǎn)鏡一般不用做成像系統(tǒng)，而與眼睛聯(lián)用，一束平行于光軸的大孔徑平行光束經(jīng)過物鏡聚焦在焦平面上，再經(jīng)過目鏡發(fā)散為小孔徑的平行光束，再經(jīng)過眼睛聚焦成像在視網(wǎng)膜上。

分辨率： φ=120''/D 有效放大率： Γ=60''/φ=D/2.3 工作放大率： Γ=D

5）開普勒望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)正透鏡組成，成倒像，需在光學(xué)系統(tǒng)間加一轉(zhuǎn)像系統(tǒng)（透鏡或棱鏡），物鏡后焦平面上加分劃板（視場光闌）；伽利略望遠(yuǎn)鏡（物鏡是視場光

闌，瞳孔是孔徑光闌）由一正一負(fù)兩透鏡組成，成正像，由于其視覺放大率不大，故僅用于劇院觀劇使用。

7、攝影系統(tǒng)：P150 1）組成（光學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）、成像關(guān)系、光束限制

物鏡、光圈（孔徑光闌、入瞳）、接收器（視場光闌、出窗）2）攝影物鏡的3個(gè)主要參數(shù)及其影響作用：

焦距 f ’（像的大?。⑾鄬讖紻/f ’（像面照度、分辨率）和視場角2ω（成像的范圍）

光學(xué)特性：視場，分辨率，像面照度。

以像平面上每毫米內(nèi)能分辨開的線對數(shù)表示

4）光圈的定義及其與孔徑光闌、分辨率、像面照度、景深的關(guān)系： 光圈數(shù)：F＝f’/D, 光圈↓, F↓, 孔徑2a↑，分辨率↑，像面照度↑，景深↓ 5）景深公式及其影響因素：2a↑Δ↓ , P↑Δ↑ , f’↑Δ↓ 6）攝影物鏡的種類：（5種）普通、大孔徑、廣角、遠(yuǎn)攝、變焦距

8、投影系統(tǒng)：

1）系統(tǒng)的基本要求（像差、照明）2）主要光學(xué)參數(shù)（4個(gè)：

3）其照明系統(tǒng)的銜接條件（2條）

1）照明系統(tǒng)的拉赫不變量J1要大于投影成像系統(tǒng)的拉赫不變量J2。2)保證兩個(gè)系統(tǒng)的光瞳銜接和成像關(guān)系。

第九章小結(jié)(光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評價(jià)和像差公差)

1、常用像質(zhì)評價(jià)方法有幾種？

瑞利判斷、中心點(diǎn)亮度、分辨率、星點(diǎn)檢測法、光學(xué)傳遞函數(shù)評價(jià)

2、了解常用像質(zhì)評價(jià)方法

3、什么是像差公差

第五篇：RLE_ME02幾何光學(xué)知識總結(jié)

實(shí)驗(yàn)1薄透鏡的成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)

物體在2f之外，成像于f~2f。物體在f~2f之間，成像于2f之外。物體在2f處，成像于2f′。

實(shí)驗(yàn)2自準(zhǔn)直法測量薄透鏡焦距實(shí)驗(yàn)

自準(zhǔn)直法：若物體AB正好處在透鏡L的前焦面處，那么物體上各點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)過透鏡后，變成不同方向的平行光，經(jīng)透鏡后方的反射鏡M把平行光反射回來，反射光經(jīng)過透鏡后，成一倒立的與原物大小相同的實(shí)像A?B?，像A?B?位于原物平面處。即成像于該透鏡的前焦面上。此時(shí)，物與透鏡之間的距離就是透鏡的焦距f。通過??

實(shí)驗(yàn)3二次成像法測量薄透鏡焦距實(shí)驗(yàn)

L O nl?來證明。算出β=-1 n?lI dl l2?d2f??4l

當(dāng)透鏡移動到如圖3-1中實(shí)線位置時(shí)，屏中將出現(xiàn)一個(gè)放大清晰的像，（設(shè)此物距為u，像距為v）；當(dāng)透鏡移動到虛線位置時(shí)，屏中將出現(xiàn)一個(gè)縮小清晰的像，（設(shè)此時(shí)物距為u′,像距為v′）。根據(jù)透鏡的成像公式，可得：u?v',v?u'---------（由高斯公式可以推出）

由圖可以看出：

l?d?u?v?2u

∴

'u?l?d2

v??l?u??l?l?d2?l?d2

l?dl?d∴f?

uvu?v?22ll2?d2?

4l實(shí)驗(yàn)4光學(xué)系統(tǒng)基點(diǎn)測量實(shí)驗(yàn)

主點(diǎn)、焦點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的定義。

當(dāng)共軸球面系統(tǒng)處于同一媒質(zhì)時(shí)，兩主點(diǎn)分別與兩節(jié)點(diǎn)重合。

LABL.S.OPN?(H?)QN(H)F?(B?)A?f? ?fo因?yàn)锳O// A’N’，AB// A’ B’，OB// N’ B’，所以 △AOB∽△A’ N’B，即AB:(?fo)=A’ B’:f?

f???f0所以A?B?h2?f0ABh1

因此我們可以通過測量A’ B’的大小，從而得到f?的數(shù)值。

設(shè)待測透鏡組中靠近L的透鏡（透鏡1）的焦距為f1,f1'，另一透鏡（透鏡2）的焦距為f2,f2'。則：

??xHf2'(f1'?f2)△

(4-2)

△?d?f1'?f2（4-3）

?是透鏡2的后焦點(diǎn)到系統(tǒng)像方主式中，△為透鏡組的光學(xué)間隔。xH點(diǎn)的距離。

實(shí)驗(yàn)5平行光管使用及透鏡焦距測量實(shí)驗(yàn)

y'fx??fo'

y?10因?yàn)橛蔑@微目鏡來觀察像的大小，所以y’除以10才是像的實(shí)際大小。此實(shí)驗(yàn)也可以用分劃板直接觀察成像大小。

實(shí)驗(yàn)6光學(xué)系統(tǒng)景深測量實(shí)驗(yàn)

在景像平面上能清晰成像的物空間的深度范圍稱為光學(xué)系統(tǒng)的景深。

對準(zhǔn)平面B1Z1景像平面 出射光瞳 入射光瞳 Z'2 B'' 2PA1P'12aPP2PP'2A' Z2 B2 Δ 1 Δ 2-P-P-P12P' 1P' P'2Z'1 B' 1 入射光瞳的直徑越小，即孔徑角越小，景深越大。影響景深的因素還有以下三個(gè)方面。

（1）對像的清晰度要求越低，景深越大；要求越高，景深越小。（2）物體的物距越大，景深越大；物距越小，景深也越小。（3）焦距越短，景深越大；焦距越長，景深越小。

4ap2??=?1+?2=24a?p2?2

實(shí)驗(yàn)7望遠(yuǎn)系統(tǒng)的搭建和參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)

常見望遠(yuǎn)鏡可簡單分為伽利略望遠(yuǎn)鏡，開普勒望遠(yuǎn)鏡等

伽利略發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡在人類認(rèn)識自然的歷史中占有重要地位。它由一個(gè)凹透鏡（目鏡）和一個(gè)凸透鏡（物鏡）構(gòu)成。

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fe由此可見，望遠(yuǎn)鏡的放大率?等于物鏡和目鏡焦距之比。若要提高望遠(yuǎn)鏡的放大率，可增大物鏡的焦距或減小目鏡的焦距.放大的原因：從目鏡可看到遠(yuǎn)處物體的倒立虛像，由于增大了視角，故提高了分辨能力

??平行光管焦距L'?

觀測物鏡焦距L?109

平行光管跟觀察物鏡的放大率等于觀察物鏡焦距除以平行光管焦距。

實(shí)驗(yàn)8顯微鏡搭建和參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)

y3'yyl2tan??????3?2y1tan?y2y1(8-1)'?l2??D???e?o fefo式中，φ為明視距離處物體對眼睛所張的視角，Ψ為通過光學(xué)儀器觀察時(shí)在明視距離處的成像對眼睛所張的視角。