科目名 幾何光学(Geometrical Optics)
担当教員 豊田 光紀
単位数 2
授業区分 学部_必修 講義
年次配当 2
開講年度学期 2018年度 前期
授業概要・学習成果との関連 【授業 の目的】
レンズややミラーなどの光学素子による光の制御の基礎となる、幾何光学の基本的概念を学ぶ。
【授業 概要】
初めに、光を光線としてとらえ、光線の反射や屈折の法則を使って、レンズ、プリズムやミラーなど光学素子の作用を理解する。さらに、近軸近似(ガウス光学)を導入することで、レンズの振る舞いを見通しよく理解できることを学ぶ。本講義で取り扱う、ガウス光学は、光学器械の利用や設計に欠かせない基礎知識であり、3年次以降の光学の関連授業の大切な基盤となる。
<学習成果との関連>
下のリンクから、この科目についての「ディプロマポリシーにもとづく学習成果との関連」を見て、どのような力が身に付けられるかを確認してください。
http://www.t-kougei.ac.jp/student/kyoumu/curriculum/cm_11A.pdf 
到達目標 ・反射の法則を用いて、平面ミラーの作用を計算できる。
・スネルの法則を用いて屈折角の計算ができる。
・様々なプリズムの作用を理解・計算できる。
・近軸近似(ガウス光学)の意味を説明できる。
・薄肉レンズによる結像が計算・作図できる。
・厚肉レンズによる結像が計算・作図できる。
授業計画 1. ガイダンスと概要説明
2. 高校の復習:レンズによる結像
3. 光の反射:フェルマーの原理
4. 光の屈折:スネルの法則(1)
5. スネルの法則(2):光の全反射とプリズム
6. 近似理論入門:ガウス光学
7.単一球面レンズによる結像(1):記号の定義
8.単一球面レンズによる結像(2):結像式の導出
9.薄肉レンズ
10.近軸光線追跡法(1):追跡式の導出
11.近軸光線追跡法(2):レンズの主要点
12.作図法
13.厚肉レンズ
14. 球面ミラーによる結像
15.到達度確認とまとめ
履修上の注意 1. 関数電卓を使い四則演算や三角比の計算ができることが必要です。
2. 文字式の簡単な演算ができることが必要です。
3. 三角形の相似や内角の和など、幾何の知識が必要です。
4. 定規、分度器やコンパスを用いて、平行線など光線の作図をします。
準備学習(予習,復習について) 文字式の計算、テーラー展開や数値計算ができるように、高校や大学1年までの数学の復習をしておくと良い。配布された資料、ノートや授業での指示を参考に、毎回45分程度かけて出された計算問題等について、もう一度自分で解いてみること。
*各回の準備学習の具体的な内容は、「ルーブリックへのリンク」からルーブリックを参照してください。準備学習は1項目あたり15~30分の学習内容になっていますので、目安にしてください。
成績評価方法,試験方法及び課題(試験やレポート等)に対するフィードバックについて 【成績評価対象と基準】
 全体を100点として評価する。
(1)小テスト、演習課題:30点
(2)定期試験:70点
(3)出席が2/3 に満たない場合は成績評価を行わない。
【課題に対するフィードバック】
課題に対するフィードバックは後続の授業中で適宜に行う。
教科書等 教科書:適宜、講義内容に関するプリント資料を配布する。
参考書  「例題でまなぶ 光学入門」谷田貝豊彦 著 森北出版(株) 定価2600円 、「レンズがわかる
(※学内限定となります。)