- 主页
- 大纲
- 教学指导
- 教材信息
本课程是半导体照明技术与应用专业的专业基础课程。本课程主要讲授几何光学方面的基础理论、基本方法和半导体照明中典型光学系统的实例和应用;使学生能对光学的基本概念、基本原理和半导体照明典型系统有较为深刻的认识,为学习半导体照明、光学设计和从事半导体照明行业研究打下坚实的基础。本课程从大一开始,与后续课程«LED照明产品设计»、«照明工程设计与实践»等相衔接,使学生具备制作相关灯具设计、制作、去相关企业实习的能力。通过本门课程的学习,学生应了解几何光学的基础理论,包括基本定律、球面和共轴球面系统理论、理想光学系统理论,平面镜与棱镜系统理论和照明光学系统中非成像光学概念等知识;理解照明光学系统中配光曲线的基本概念和应用方法;了解非成像光学系统应用等知识;掌握部分照明软件的基本知识和基本应用。本课程所包含的主要内容有:第一章,光源与几何光学基本原理。它介绍了光源的基本概念、引入了光线等概念,讲解了几何光学的基本定律;并在此基础上,讲解了基础的成像概念等。第二章,平面镜反射镜系统。它介绍了常见的光学材料、体散射属性,以及平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用、平面镜成像性质、平面镜的旋转及其应用等,此外对于椭球面、抛物面以及曲面反射镜也作了简要介绍。第三章,透镜系统。它首先介绍了共轴球面系统的光路计算公式和符号规则,并在此基础上讨论球面近轴范围内的成像性质以及近轴光路计算公式,对于单个折射球面以及单个透镜,该部分内容还介绍了如何利用主平面和焦点来表示该系统,最后对大功率LED透镜、透镜阵列、菲涅尔透镜、柱状透镜等也作了简要介绍。第四章,光学系统中成像光束的选择。它详细介绍了光阑及其作用,讲解了望远系统的基本原理、两种基本结构、及系统成像光束的选择,以及显微镜系统的基本原理、系统光束限制和远心光路等相关概念;并介绍了红外光学系统的冷光度学基础。第五章,辐射度学和光度学基础。它介绍了有关辐射度学和光度学的一些基本概念、基本量的定义和度量单位,以及有关的基本公式,作为研究光学系统中辐射能计算的基础,最后讨论几种有关辐射度和光度的计算问题。并在此基础上,介绍了几种常用的辐射度学和光度学测量仪器。第六章,色度学基础。它介绍了有关颜色视觉、CIE标准色度系统,CIE标准照明体和标准光源等基本概念、相关物理量的定义和度量单位,以及有关的基本公式。为了更加客观地测量物体的颜色,最后讨论颜色的几种测量方法及颜色是如何进行标定的(即颜色表色系统)。第七章,灯具配光基础。它介绍了等亮度原理与光强计算、折射材料的光学计算(顺行光路法、逆行光路法)、反射材料的光学计算(圆、抛物线、双曲线、椭圆、渐开线、)、扩散材料的光学计算(漫反射)、配光曲线含义、配光曲线应用、影响配光曲线的因素(光源体积对配光的影响、反射面的扩散处理、玻璃)等。第八章,光纤光学基础。它介绍了光纤导光原理、全反射光纤的光学性质、全反射光纤的应用、梯度折射率光纤、光纤与光缆概述。第九章,非成像光学系统。它介绍了非成像光学概述、照明概述、光学扩展量、室内照明设计概述、利用系数法、概算曲线法、室外照明设计概述、道路照明计算等。第十章,光学系统质量评价。它详细介绍了孔径衍射、爱里斑、瑞利判据、介质色散、光学系统像差、用波像差评价光学系统的成像质量等实用光学概念及知识,讲解了照明中的灯具效率、照度等标准规范、照明灯具的眩光评价及避免光源对反射光遮挡的处理等相关照明灯具应用知识,并介绍了光学冷加工评价方式。
-
《光学技术基础》课程教学大纲
课程编号:
适用专业:半导体照明技术与应用专业
课程类别:专业基础课
修课方式:必修
教学时数:64学时
总学分数:4学分(按每周一课时为1学分折算)
一、课程定位和作用
本课程是半导体照明技术与应用专业的专业基础课程。本课程主要讲授几何光学方面的基础理论、基本方法和半导体照明中典型光学系统的实例和应用;使学生能对光学的基本概念、基本原理和半导体照明典型系统有较为深刻的认识,为学习半导体照明、光学设计和从事半导体照明行业研究打下坚实的基础。本课程从大一开始,与后续课程«LED照明产品设计»、«照明工程设计与实践»等相衔接,使学生具备制作相关灯具设计、制作、去相关企业实习的能力。
二、课程目标:
1、知识目标
通过本门课程的学习,学生应了解几何光学的基础理论,包括基本定律、球面和共轴球面系统理论、理想光学系统理论,平面镜与棱镜系统理论和照明光学系统中非成像光学概念等知识;理解照明光学系统中配光曲线的基本概念和应用方法;了解非成像光学系统应用等知识;掌握部分照明软件的基本知识和基本应用。
2、能力目标
2.2.1专业能力:
通过本门课程的学习,学生应学会光学系统的应用、照明系统的应用、部分仿真软件的应用等技术。
2.2.2社会能力:
通过本门课程的学习,学生应具有良好的职业道德和较强的责任感,具有团队合作与沟通协作精神,具有安全、质量、环保意识。
2.2.3方法能力:
通过本门课程的学习,学生具有较强的自学与创新能力,具有采用各种方法手段分析问题、解决问题的能力。
三、课程教学内容与学时安排
序号
章节
单元
建议学时
主要教学或学习任务
实施说明
1
一:光源和几何光学基本原理
1-1常见光源与光线
2
1、常见光源的种类
2、光线的定义
讲授
2
1-2反射定律
2
1、反射定律的含义
2、反射定律应用
讲授
3
1-3折射定律
2
1、折射定律的含义
2、折射定律的应用
讲授
4
1-4费马原理
2
1、费马原理的内容
2、费马原理的应用
讲授
5
1-5透镜
2
1、透镜的种类
2、透镜的应用
讲授
6
1-6色散
2
1、色散的含义
2、色散的应用
讲授
7
1-7望远镜与显微镜
2
1、望远镜系统
2、显微镜系统
讲授
8
二:平面镜反射镜系统
2-1平面镜棱镜系统的作用
2
1、平面镜系统
2、棱镜系统
3、它们的作用
讲授
9
2-2平面镜的旋转与应用
2
1、平面镜的旋转情况;
2、它的应用
讲授
10
三:透镜系统
3-1共轴球面系统的光路计算公式与符号规则
2
1、共轴球面系统的符号规则;
2、共轴球面系统的计算公式
讲授
11
3-2球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式
2
1、球面近轴范围内的计算公式;
2、球面近轴范围内的成像性质
讲授
12
3-3主平面和焦点
2
1、主平面的含义
2、焦点的含义
讲授
13
3-4用作图法求光学系统的理想像
2
1、理想像的含义
2、作图法求解方法
讲授
14
四:光学系统中成像光束的选择
4-1 望远系统
2
1、望远系统含义
2、望远系统的作用
讲授
15
4-2 显微镜系统
2
1、显微系统的含义
2、显微系统的作用
讲授
16
五:辐射度学和光度学基础
5-1黑体辐射的含义
2
1、黑体辐射的含义
2、热辐射的含义
讲授
17
5-2 辐射度学中的基本量
2
1、辐射度学基本量
2、光度学基本量
讲授
18
5-3光照度公式和发光强度的余弦定律
2
1、余弦公式
2、光束的光亮度
3、主观光亮度
讲授
19
5-4积分球和照度计课件
2
1、积分球的结构
2、照度计的结构
讲授
20
5-5分光光度计
2
1、分光光度计的结构
2、分光光度计的使用
讲授
21
六:色度学基础
6-1颜色视觉
2
1、颜色视觉
2、颜色匹配
讲授
22
七:灯具配光基础
7-1光强计算
2
1、能量守恒定律
2、光强计算
讲授
23
7-2不同材料的光学计算
2
1、折射材料的计算
2、反射材料的计算
3、透射材料的计算
讲授
24
7-3配光曲线
2
1、配光曲线的含义
2、配光曲线的使用
讲授
25
八:光纤光学系统
8-1光纤光学基础
2
1、光纤光学基础
2、光纤导光原理
讲授
26
8-2光纤与光缆
2
1、光纤命名规则
2、光缆概述
讲授
27
九:非成像光学系统
9-1照明光学基础
2
1、照明概述
2、非成像光学概述
讲授
28
9-2常用照明软件
2
1、DIALux概述
2、Tracepro概述
讲授
29
9-3照明设计概述
2
1、室内照明设计概述
2、室外照明设计概述
讲授
30
十:光学系统质量评价
10-1 孔径衍射
2
1、孔径衍射概述
2、光学仪器分辨本领
讲授
31
10-2 像差
2
1、像差含义
2、像差分类
讲授
32
复习
期末复习
2
1、总复习
复习
四、教学设计与教学实施
1、教学设计
按照“以能力为本位,以职业实践为主线,以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求,本门课程以形成半导体照明系统应用能力为基本目标,围绕半导体照明领域在封装级别、模组级别、灯具级别和照明系统级别的不同特点,形成十个大教学模块。彻底打破基础学科课程的设计思路,紧紧专业需求完成的需要来选择和组织课程内容,突出情境与知识、能力的联系,让学生在情境活动的基础上掌握知识,增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性,提高学生的就业能力。
2、教学实施
本课程在实施中,应按照“教学做”一体化教学模式进行,即在具体教学时,应先有教师讲解实例,然后抽出实例中的教学点进行讲解,随后学生进行练习。也可以采用案例教学法、倒序式教学法、边讲边练、讲练结合的师傅带徒弟式的教学法、有奖抢答的互动教学法、多媒体网络教学方法;采用在多媒体教室采用电子课件与传统黑板相结合进行教学,充分利用校园网、互联网技术开展教学等教学手段。
五、教学评价、考核要求
1、考核评价方式
本课程的考核评价采用“过程+结果”的方式进行,即学生综合成绩的评定包括两个方面:一是对学生在学习过程中知识目标、能力目标的实现程度进行考核评价,即为过程考核,在平时以适当方式给出成绩;二是通过对学生提交的工作成果、理论作业、调查报告以及期末试卷测试成绩对学生知识、技能掌握程度进行考核评价。
2、考核评价内容
本课程考核评价内容主要包括:基本概念的理解程度,具体技能方法的掌握程度,团队合作能力,工作态度,工作效率等。
3、考核评价方法
考核评价方法包括小组成员互评、教师评价、试卷测试等。
六、课程资源开发与利用
1、硬件条件
本课程要求采用合适的应用光学技术书籍作为教材,教材应侧重于照明领域;使用多媒体教室进行教学,便于演示仿真、视频。
对于校内实训场所,应能提供一定光学演示器材。比如,应配备照度计以测量环境及待测灯具照度;配备分布式光度计,测量灯具的配光曲线;配备显微镜,便于查看LED颗粒细节;配备常见灯具,便于学生进行拆解。
对于校外实训场所,应能提供适当光学应用技术操作的场合。比如,路灯施工场地,使学生了解路灯设计与安装工程;灯具加工场所,使学生了解灯具生产流程。
2、师资条件
本课程要求教师具备一定的光学行业的锻炼经历,一定的教学经验,一定的光学测量和应用能力等。
企业兼职教师要求具备一定的光学系统设计能力,光学类施工经验等,以便于在课堂内外教授学生光学应用技术的能力。
3、教材编写
本课程最终形成一本教材。
4、信息化教学资源
本课程最终形成微课视频90个、动画仿真40个、课件积件60个、图片300个、产品案例100个和习题600道。
七、其他
无
-
暂未设置教学指导
-
暂未设置教材信息