色度學的基本原理

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色度學的基本原理范文第1篇

《工程光學》是我校機電與信息工程學院測控技術與儀器專業單獨開設的一門專業基礎課。該專業主要研究信息的獲取和處理，以及對相關要素進行控制的理論與技術；是電子、光學、精密機械、計算機、信息與控制技術多學科互相滲透而形成的一門高新技術密集型綜合學科。

《工程光學》課程教學內容分為幾何光學和物理光學兩部分[1]，其教學目的是培養學生運用相關理論分析和解決測控工程中“工程光學”問題的能力。該課程在測控技術與儀器學科中有重要地位，起承上啟下的作用，是學好后續的專業課程的基礎。

2.基于特色專業的教學內容的調整

2.1工程光學的基本內容

光學可分為幾何光學、物理光學和量子光學。幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發，研究光的傳播問題的學科。物理光學是從光的波動性出發研究光在傳播過程中所發生的現象的學科，所以也稱為波動光學。量子光學是從光子的性質出發，研究光與物質相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。

結合測控專業的需要，在工程光學課程主要內容幾何光學與物理光學兩部分，讓學生掌握經典光學和現代光學的基本知識。

2.2教學內容的調整

對于本科教學而言教材的選擇非常重要。我們面向的教學對象是測控技術與儀器專業，測控技術發展的趨勢是光、機、電、計算機一體化，光學在信息獲取、傳輸、處理、存儲等四個重要環節中占據越來越重要的位置，高精度的測控儀器設備都具有光學系統，且后續專業課程如“光電檢測技術”等要求學生具備堅實的光學基礎。

經過教學實踐，我深感該課程教學內容分布多，涉及面廣，概念多、數學推導復雜，講解完之后學生總覺得內容稍顯陳舊且難以理解，有點脫離實際[2]。我們對該教材的內容做了如下調整：結合測控專業特點，突出知識體系的重點和難點，在保證基礎內容的前提下，壓縮經典光學的內容，刪除與普通物理學課程重復的內容[3]，增加現代光學內容的同時結合礦業工程中的科技前沿。

2.1.1幾何光學內容的調整

在幾何光學部分，第一章中壓縮幾何光學基本定律的內容，以球面成像系統為重點。第二章理想光學系統是重點，第三章與第四章分別是結合實際對第二章的補充。刪除教材中第五章光度學和色度學基礎的部分內容，把光學量和光照度等內容結合第七章典型光學系統進行講解。第七章補充光學系統的設計，并把現代光學系統放在課程最后重點講解。把第六章與第八章整合。

2.2.2物理光學內容的調整

在物理光學部分，刪除與普通物理重疊的第九章光的電磁理論基礎，以光的干涉、光的衍射、光的偏振為教學重點，重視基本原理、定律的介紹，淡化公式推導，強調概念的物理意義及其應用。這樣使學生既掌握理論的發展，了解各物理參量的影響規律，又結合工程實際，做到理論聯系實際，學起來也相對輕松。例如光的衍射中，詳細介紹衍射理論的發展過程，淡化公式推導，強調每一種理論的近似條件，重點介紹公式中影響衍射場上光的復振幅分布的每一項的物理意義。用圓孔衍射的結論分析光學成像系統的分辨本領，由單縫衍射引申到雙縫衍射，推出多縫衍射得到光柵的衍射，如圖1所示。

圖1 光的衍射主要教學內容

2.2.3現代光學系統的補充

激光具有相干性好、方向性強、單色性好的特點，在測控技術及儀器中被廣泛采用。重點講解激光的傳播特性，準直與聚焦的方法。補充介紹激光器的結構、種類，各類激光的特點、選用原則。介紹光電監測系統的組成及原理如圖2所示[4]，以紅外測溫儀、液壓油污染顆粒光電檢測系統為例，用干涉原理開發的激光測距儀；利用光柵測量原理進行開發的用于煤礦井下頂板離層及兩幫變形的監測系統；光的偏振原理研制的光彈儀，等等。

圖2 光電監測系統原理框圖

3.教學方法和教學手段的改革

3.1編制多媒體教學課件

由于“工程光學”課程知識面廣、光路圖多、數學推導復雜[5]，如果教師僅用傳統教學方法在黑板畫光路圖，因圖形缺乏立體感，則對一些抽象的光學名詞，如漸暈光闌、入瞳與出瞳等，學生很難理解；繁瑣的公式推導常使教學過程冗長、枯燥，學生失去興趣。充分運用現代教學手段，投入了很多精力編制“工程光學”多媒體教學課件。課件重點突出、層次分明、目的明確、形象生動，使學生易于理解，強化學習效果。

3.2歸納總結與對比教學法法

在教學過程中突出重點和難點，每章結束時會對本章內容進行總結、歸納，讓學生對本章有總體把握，以便學生復習。并把本章的重點和難點以選擇題的方式呈現，與學生進行互動，促使學生對所學知識在系統歸納總結的基礎上加以理解，培養學生獨立思考和分析問題的能力。