基礎光學

 

朱士維 老師 | Mar 10th 2015 (關注下次開課與其他課程)

光在生活中幾乎無所不在,但是反而因為太普遍而常常被忽略。本課程可分為幾何光學及波動光 學兩大部分。其中幾何光學以光束追蹤方式描述常見的光學元件及成像系統,並能對其中的像差 進行設計。但當討論的尺度小到波長等級時,波動光學就變的非常重要,舉凡極化、干涉、波導 、繞射、成像及解析度等都需要應用以傅氏轉換為基礎的波動光學。

基礎光學一的內容是針對幾何光學,探討生活中常見的光學現象。數學上主要會用到的工具是線 性代數與矩陣計算,難度設定是針對大學部二三四年級的學生。但是課程內容中也會有相當部分 是不需用到數學即可理解的內容,因此對於不需取得修課證明的同學,也歡迎選修,一起來看看 生活中有趣的光學現象。

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具體課程目標|瞭解幾何光學原理 瞭解波動光學(傅氏光學)原理 熟悉基礎光學成像原理 學習必要的數學工具

課程負載|5-6 小時/星期

先修知識|在基礎光學一的幾何光學中,需要具備基礎的線性代數運算能力,並且最好能具備電

磁學基礎。

課程大綱|

第一週:
生活中的哪裡會用到光學?
光學的歷史進展
從牛頓到愛因斯坦 — 光的本質到底是粒子還是波?

第二週:
當光撞上物質,會有哪些交互作用?
反射–折射–散射–吸收–放光

第三週:
數學是物理之母 — 如何用數學描述一道光?
透鏡和鏡子也可以用數學式表示? — 介紹ABCD矩陣
追著光束跑 — 光束追蹤法(ray-tracing)看成像原理

第四週:
人體的成像系統 — 眼睛的光學奧秘

第五週:
照相機裡面到底有什麼? — 淺談相機原理(光場相機是啥?)
浪漫的夜觀星空 — 望遠鏡原理
也是蠻浪漫的觀察草履蟲 — 顯微鏡原理
看遠看近兩相宜 — 望遠鏡與顯微鏡可以互換嗎?

第六週:
透鏡就和人生一樣並不完美 — 幾何像差介紹

製作團隊|