基础光学 1

你将学到什么

课程概况

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

预备知识

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。