法國高等教育機構(gòu)主要有兩大類，即面向大眾開放的綜合性大學和需要經(jīng)過嚴格入學選拔考試才能進入的高等專業(yè)學校即大學校（Grande Ecole）。大多數(shù)法國大學校的培養(yǎng)目標是高級工程技術(shù)人員以及具有商務管理能力的企業(yè)領(lǐng)導人。這類學校教學嚴謹，在社會上享有很高聲譽，同時對學生的理科基礎(chǔ)知識要求也很嚴格，入學前必須經(jīng)過兩年的預科（等同于我國大學一二年級）學習，目的是讓學生打下扎實的理科知識基礎(chǔ)，之后還必須經(jīng)過嚴格的選拔考試，以確保入選的學生初步具備接受精英教育的良好知識基礎(chǔ)和文化素質(zhì)。

本教材是與預科物理課程群中光學理論課程關(guān)聯(lián)的實驗課，涵蓋了幾何光學和波動光學方面的知識。為滿足實驗課程獨立開設的需求，在中文版的編寫過程中，適當增加了一些關(guān)聯(lián)的知識和背景介紹。根據(jù)實驗課程教學特點，以專題形式編排實驗內(nèi)容。每個專題包含多個（知識）由淺入深、（操作）由易到難、（系統(tǒng)性或應用性）由簡單到復雜，關(guān)聯(lián)度很高的系列實驗項目。通過觀察實驗現(xiàn)象，獲得客觀真實的實驗數(shù)據(jù)或特征，再對數(shù)據(jù)或特征進行分析以解釋物理現(xiàn)象，從而幫助學生形成物理世界觀。

全書共8章。第1章薄透鏡和球面鏡焦距測量及諾莫圖法應用，從實像到虛像、實物到虛物，從定性到半定量、定量測量薄透鏡和球面鏡焦距，介紹了基礎(chǔ)物理實驗中焦距的基本測量理念和方法，后根據(jù)光經(jīng)過器件后的發(fā)散或匯聚特征，以諾莫圖法對各類薄透鏡和球面鏡的成像特點進行歸納總結(jié)，并以天文望遠鏡的研究作為應用拓展實驗。第2章介紹了色差和消色差透鏡組，并通過物像關(guān)系分析和位置的精確測量，得到透鏡組的焦距，后以光學顯微鏡放大率測量作為探究性實驗。第3章介紹了分光計的基本調(diào)整方法，并用小偏向角法研究三棱鏡的折射率與波長的關(guān)系以驗證柯西公式。第4章要求搭建并標定棱鏡光譜儀和光柵光譜儀，并以此測定汞燈、節(jié)能燈的譜線；此章的探究實驗是利用白光干涉法測量透明薄膜的厚度。第5章觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，用CCD相機測量濾光片中心波長和光盤的特性參數(shù)，并以手機顯示屏分辨率測量作為探究性實驗。第6章研究光的偏振特性，觀察瑞利散射和米氏散射現(xiàn)象，分析3D觀影眼鏡的結(jié)構(gòu)，并以利用白光干涉譜法判定波片的快軸和慢軸作為探究性實驗。第7章介紹邁克耳遜干涉儀的基本結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法，觀察白光干涉現(xiàn)象。第8章要求搭建傅里葉變換光譜儀，并以此分析白光的光譜特性，測量濾光片的中心波長和帶寬。其他高校采用本教材時，可以根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標，結(jié)合課時和基于兩性一度的定位，為學生開設其中的部分實驗；而對于教師，則建議掌握本教材的全部實驗內(nèi)容，以便根據(jù)需要靈活編排實驗項目。

本教材的編寫思路是通過基礎(chǔ)性實驗鞏固知識，培養(yǎng)光學實驗基本技能；通過拓展性實驗，培養(yǎng)歸納分析、建模和驗證模型以及利用模型進行實驗現(xiàn)象預測的能力；通過設計性實驗，培養(yǎng)學生在限定條件下，基于理論和實驗模型設計實驗、完成實驗并對結(jié)果進行有效性和局限性分析的能力；應用性探究實驗則培養(yǎng)學生基于教材中給出的需求建立模型、構(gòu)建實驗，并通過比較模型、實驗結(jié)果與需求之間差異，修正模型、改進設計以逼近實際需求的能力。實驗中學生需要綜合運用各種知識和技能，包括數(shù)學、計算、實驗和實踐技能。

與國內(nèi)同類教材相比，本教材在拓展性、綜合性以及數(shù)學與物理實驗的緊密結(jié)合等方面具有鮮明特色。數(shù)學工具在建模和實驗現(xiàn)象分析、實驗結(jié)果預測等方面的普遍應用，有利于學生系統(tǒng)思維能力的培養(yǎng)；在應用性實驗中，強調(diào)物理思想，融入工程技術(shù)的方法，定性、半定量和定量分析相結(jié)合的實驗手段，現(xiàn)象-仿真-實驗結(jié)果之間差異分析和修正，對于工程能力的啟蒙、提升技術(shù)水平和實驗技能具有重要作用，為物理實驗與工程創(chuàng)新所需的技能之間構(gòu)建了橋梁，也從某些側(cè)面讓學生了解到物理科學對現(xiàn)代技術(shù)的支撐作用，使STEM教育理念在實驗教學中得到具體的體現(xiàn)。

還需要強調(diào)的是，很多實驗專題中都設有討論題或討論環(huán)節(jié)，主要目的是培養(yǎng)學生批判性思維和學術(shù)交流能力。根據(jù)觀察到的實驗現(xiàn)象、得到的實驗數(shù)據(jù)，學生應在批判性地解釋這些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象基礎(chǔ)上，得到基于實驗結(jié)果支持的結(jié)論；根據(jù)實驗課堂的組織形式，通過書面和口頭形式，陳述結(jié)果、推論或自己的觀點。

本教材編寫過程中，先由徐平、安煒、王崢、劉佳基于法文版和英文版講義，對內(nèi)容進行了補充、修訂和完善；根據(jù)教學需要，安煒擴充了第二章的探究實驗內(nèi)容，王崢對第五章內(nèi)容進行了優(yōu)化，安煒、王崢和徐平對第八章內(nèi)容進行了重新整理，后由徐平完成統(tǒng)稿。講義的編寫也曾得到中法工程師學院2005級學生郭天鵬、李皓巖同學的幫助，在此表示感謝。

感謝中國科學技術(shù)大學張增明教授對全書的審閱并提出寶貴的修改意見。

盡管我們做了很大的努力，但由于學識和水平的限制，仍可能存在缺陷甚至錯誤，敬請讀者和專家批評指正。

編者

于北京航空航天大學中法工程師學院

2022年3月