纳米光学是研究光在纳米尺度与物质相互作用的学科，涵盖了光学、材料科学和纳米技术等多个领域，是一门基础研究学科。
纳米光学是一门非常值得推荐的学科，它既涉及实验，让学生体会到课本学到的高中物理知识，学以致用并在一个更高的范式下理解，也涉及经典物理理论，领悟理论的魅力，它的美就在于猜想的精确、公式的直接。
本课程将深入浅出地讲解几何光学成像原理、傅里叶光学、光的干涉、衍射、散射理论。
其中，几何光学成像原理、傅里叶光学是纳米光学实验表征的基础，认识各种光学元件，理解光学系统是怎么工作的。
因此，渴望获得材料学领域科研提升的8-12年级学生可参与“纳米光学与电磁波理论实践研究”课程。
领域专家带领大家来一次实实在在的科研体验！
01
基本信息
# 开课时间 #
2026年7月12日-7月17日（6天）
# 项目地点 #
深圳-线下实验室
# 适合人群 #
对经济学专业感兴趣的高中生、低年级本科生
本期课程上限8人
导师介绍
02
Prof. GL
- 研究员
- 研究方向：可重构太赫兹超表面、高Q值手性超表面、生化荧光传感
- 先后主持国家/省/市级项目等多个项目
- 在国内外顶级期刊上发表多篇研究论文
- 授课经验丰富，沟通能力强，认真负责，反馈及时
- 学员表现优异可获得科研助理机会
·03 项目介绍·
01
项目目标
通过线下实验室实操帮助学生：
- 学习掌握科研技能与方法
- 学习掌握纳米光学相关实验操作和技术
- 了解纳米光学核心理论、纳米芯片加工流程及经典电动力学散射规律
- 结项答辩（结项后项目群保留）
- 提供后续升学申请、科研学习答疑服务
02
打好理论基础
在理论学习部分，课程将围绕“几何成像、傅里叶光学、衍射散射与电磁仿真”构建系统的光学知识框架。
学员首先将学习几何成像的基本原理，了解物镜成像机制、像差与色差等核心概念，并认识衍射极限分辨率对光学成像能力的影响。
在此基础上，课程将进一步引入傅里叶光学理论，讲解透镜中的傅里叶变换原理、光的传播模型以及激光模式等内容，帮助学员理解光学系统中“空间信息”与“频域信息”之间的关系。
随后，课程将围绕光的干涉、衍射与散射现象展开，系统讲解菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射、光栅衍射及纳米光学中的衍射规律，使学员能够从物理机制层面理解常见光学现象。
课程还将介绍小球散射理论模型、经典电动力学与散射规律推导，进一步拓展学员对微纳尺度光与物质相互作用的认识。
在芯片加工与电磁仿真部分，学员将了解芯片加工的基本流程，以及 FDTD 全波电磁仿真的方法与原理，为后续开展光学实验、纳米光学研究和仿真实践奠定扎实的理论基础。
03
掌握实践操作
在实践操作部分，课程将通过光路搭建、现象观察、芯片实验与仿真训练等环节，帮助学员将抽象的光学理论转化为直观的实验体验。
学员将在导师指导下搭建单透镜、双透镜成像光路，观察不同成像条件下的光学现象，记录成像规律，并进一步利用物镜搭建显微成像系统，熟悉光栅衍射等典型现象的实验观察方法。
在傅里叶光学实验中，学员将通过实际操作理解透镜傅里叶变换与空间滤波等基本过程，观察光场在传播和变换过程中的变化规律。
随后，课程将引导学员观察光栅衍射及纳米芯片中的衍射现象，通过实验现象与理论公式相互印证，提升对衍射规律和光学传播机制的理解。
在综合实践环节中，学员还将参与 FDTD 全波电磁仿真实践，学习建模、设置激励源与监测器、运行仿真以及分析结果等基本流程，初步掌握利用计算方法研究光学与电磁问题的思路。
通过这一系列实践训练，学员不仅能够掌握基础光学实验操作与光路调试方法，也将体验从理论推导、实验验证到数值仿真的完整科研过程，提升观察分析、动手实践和科学表达能力。
04
全面提升科研能力
在课程学习的最后阶段，学员将通过课程总结与成果汇报进一步巩固所学内容，全面提升科研综合能力。
学员需要围绕项目中的理论知识、实验现象与仿真结果进行系统梳理，将几何成像、傅里叶光学、干涉衍射、散射理论及 FDTD 电磁仿真等内容进行归纳整合，形成清晰的知识框架。
在汇报准备过程中，学员将学习如何从研究背景、理论原理、实验方法、结果分析和总结展望等方面组织展示内容，提升逻辑表达与科研写作能力。
通过制作成果汇报 PPT，学员不仅能够训练图文排版、数据呈现和结果解释能力，也能够进一步理解科研汇报中“问题提出—方法设计—现象观察—结果分析—结论总结”的完整表达路径。
在结项答辩环节，学员将面对导师提问并进行现场回应，这一过程有助于培养其批判性思维、问题分析能力和临场表达能力。
通过对课程内容的回顾、总结与展示，学员将把零散的理论知识和实践经验转化为系统性的科研认知，为今后开展光学、物理、工程技术及交叉学科相关研究奠定坚实基础。
04
学员反馈
郑同学
通过本次课程学习，我不仅初步了解了几何成像、傅里叶光学、干涉衍射、散射理论和电磁仿真等光学相关知识，也逐渐认识到光学研究并不只是停留在公式和概念层面，更需要通过实验观察和仿真分析去理解现象背后的物理规律。
在实践环节中，我学习了单透镜、双透镜成像光路的搭建方法，也通过显微成像系统、光栅衍射观察和 FDTD 电磁仿真实践，更直观地理解了课堂中讲到的理论知识。
通过亲自动手操作，我体会到科研实验不仅需要扎实的理论基础，也需要细致严谨的操作习惯和耐心的观察分析能力。
尤其是在观察实验现象、记录规律并尝试解释结果的过程中，我逐渐理解了科学研究中“理论推导—实验验证—结果分析”的基本逻辑。
老师们教学认真负责，讲解清晰细致，能够把较为抽象的光学原理与具体实验现象结合起来，帮助我们更好地理解课程内容。
课程安排循序渐进，既有基础知识的讲解，也有具有挑战性的实验和仿真训练，使我们能够在不断实践中巩固所学、发现问题并解决问题。
通过这次学习，我不仅提升了对光学与物理学科的兴趣，也锻炼了实验操作能力、逻辑分析能力和科研表达能力。
项目收获
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项目证书
进入实验室真实体验实验全流程，有机会与名师面对面交流，开拓学员的思维，不仅得到知识的积累，也是一次独特的研究经历。
学员均可获得高含金量的中、英文结项证书，由中科创客、学研派联合颁发中、英文结项证书。
