基础光学 I

Introduction to Optics I

以深入浅出的概念说明日常生活与科学应用中常见的光学现象,特色在于大量的范例以及实验展示。 课程概述 光在生活中…

国立台湾大学

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基础光学
  • 分类: 物理
  • 平台: Coursera
  • 语言: 中文

以深入浅出的概念说明日常生活与科学应用中常见的光学现象,特色在于大量的范例以及实验展示。

课程概述

光在生活中几乎无所不在,但是反而因为太普遍而常常被忽略。事实上,从牛顿以来,对于光本质究竟为何的探讨,未曾停歇。而这些探讨也带来了如电磁波,相对论,与量子力学等科学上非常重要的发展。

本系列课程将会有几何光学和波动光学两部分,分别开在基础光学一和基础光学二的课堂中。

在基础光学一会介绍几何光学,探讨生活中常见的光学现象,以光束追踪方式描述常见的光学元件及成像系统,并能对其中的像差进行设计。

课程具体课程目标包括:
了解几何光学原理
熟悉基础光学成像原理
学习必要的数学工具来描述光学现象

欢迎大家一起进入光的飨宴!

授课大纲

第一周:
生活中的哪裡会用到光学?
光学的历史进展
从牛顿到爱因斯坦 — 光的本质到底是粒子还是波?

第二周:
当光撞上物质,会有哪些交互作用?
反射–折射–散射–吸收–放光

第三周:
数学是物理之母 — 如何用数学描述一道光?
透镜和镜子也可以用数学式表示? — 介绍ABCD矩阵
追著光束跑 — 光束追踪法(ray-tracing)看成像原理

第四周:
人体的成像系统 — 眼睛的光学奥秘

第五周:
照相机裡面到底有什么? — 浅谈相机原理(光场相机是啥?)
浪漫的夜观星空 — 望远镜原理
也是蛮浪漫的观察草履虫 — 显微镜原理
看远看近两相宜 — 望远镜与显微镜可以互换吗?

第六周:
透镜就和人生一样并不完美 — 几何像差介绍

先修知识

在基础光学一中,需要具备基础的线性代数运算能力,并且最好能具备电磁学基础。

参考资料

授课形式

本课程希望同学具备线性代数与矩阵计算的基本能力,课程内容是针对大学部二三四年级的学生。但是课程内容中也会有相当部分是不需用到数学即可理解的内容,因此对于不需取得修课证明的同学,也欢迎选修,一起来看看生活中有趣的光学现象。

课程主要由讲演的影片构成,每周由四到六个小影片所组成,每一段影片分别讲述不同概念,长度约十分钟。
每一段影片都会有一个到两个概念性测验(in video quiz)。
每周都会有作业,包含自行填答的作业和需要线上互评的作业。

常见问题解答

1. 我在完成课程后,是否能得到「修业合格证明」?
是的,当学生成功的修完课程并完成所有的课程要求后,学生即可收到由授课老师签署的「修业合格证明」。

2. 我修习此课需要哪些资源?
你需要能连接 Internet 的电脑设备,以及观看影片、研读、写作业等学习活动所需的时间。

3. 我在此课程可以有什么收获?
你将可以对身边发生的光学现象有更深刻的理解,并且可以熟悉如何运用基本的数学工具来描述这些光学现象与原理。

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