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！
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
本期课程上限8人
导师介绍
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
INTRODUCTION
·03 项目介绍·
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。
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
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。
独特的研究经历/项目经历，丰富简历，提升竞争力，助力申请、面试。
导师推荐信
按照要求完成项目且表现优秀的学员将能够获得导师的个性化推荐信，可配合网申。
此外，教授可指导留学、读研等选校、选专业建议，助力DIY留学等，节省大笔中介费用。
