中国现代教育装备
中华人民共和国教育部主管 中国高等教育学会主办
刊号:CN11-4994/T(国内) ISSN1672-1438(国际)
中国期刊全文数据库 中文科技期刊数据库
中国核心期刊遴选数据库
首页 杂志简介 杂志目录 期刊封面 推荐阅读 顾问专家 投稿须知 投稿查询 订阅须知 广告业务
您当前的位置:中国现代教育装备 >> 首页 >> 教育科技
高教 普教
总429期 总427期 总425期
总423期 总421期 总419期
总417期 总415期 总413期
总411期 总409期 总407期
 装备时空 更多>>
第33届北京教育装备展示会暨北京教育装备论坛胜利闭幕
 编务说明 更多>>
 教育科技  
大学物理光学仿真实验的设计
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2021-9-22 14:11:35
  [导读]摘 要:在光学干涉基本理论的基础上,以杨氏双缝干涉和光学拍为例,利用MatLab软件实现了其光学实验的仿真。仿真实验结果形象生动地展现了其中的规律,可让学生更好地理解光学知识的理论内容。同时,设计了由GUI界面组成的光学干涉演示平台,结果表明,该平台具有人机界面友好、操作简单、参数可调等优点,为学习光学知识提供有益的支持。

  大学物理实验课的常规流程是学生在教师的指导下利用仪器进行实验现象观察、数据测量、数据处理和误差分析等操作。大学物理实验课程包括了力学实验、热学实验、电学实验和光学实验等内容,其中光学实验部分,由于光学知识较为抽象、实验操作较为复杂、实验现象不易观察等因素,导致学生很难通过自行设置实验参数完成实验的方式充分理解光学知识。如何有效地开展光学实验,是大学物理实验教学中急需解决的问题。计算机具有强大的计算及图形图像处理功能,随着计算机技术的快速发展,可利用计算机对实际操作中存在困难的实验进行仿真模拟,这样便可以摆脱实验仪器和实验条件等方面的限制,精确地进行实验仿真。学生可以自行设置实验参数,并可通过调整参数观察不同的实验现象,这样的光学仿真实验可作为光学实验的一种补充,有助于学生更好地理解光学干涉的理论知识。

  MatLab是一款功能强大的仿真软件,具有便捷、强大的绘图功能,可从线型、边界面、色彩、渲染、光线、视角等方面把数据的特征表现出来,学生可直接感受到数据的许多内在本质[1-3],因此,可以运用MatLab来进行光学实验仿真[4-5]。此外,GUI界面的设计也为学习光学知识提供了有益的支持。

  本文以光学实验中的光学干涉实验为例,选取双光束程差干涉(杨氏双缝干涉)和双光束频差干涉(光学拍)实验进行仿真,建立GUI用户界面,生成交互式图形用户界面,帮助学生从实验的角度更好地理解和掌握光学干涉的理论知识。

  1 光学干涉的理论

  2 仿真结果与分析

  3 结语

  本文在光学干涉的基本理论基础上,基于MatLab软件实现双光束程差干涉(杨氏双缝干涉)和双光束频差干涉(光学拍)的光学仿真实验,展示了其干涉光强的规律,并设置了GUI图形用户界面,给出两种干涉模型的仿真实验结果,该实验能够形象生动地展现光学干涉的原理,为师生学习光学知识提供有益的支持。

  参考文献

  [1] 曲伟娟.基于MatLab的光学实验仿真[D].西安:西北工业大学,2004.

  [2] 郭仕剑,邱志模,陆静芳.MATLAB入门与实战[M].北京:人民邮电出版社,2008:278-279.

  [3] 赵盾.光学实验计算机仿真平台的构建[D].武汉:武汉理工大学,2010.

  [4] 刘惠兰,王聪昊,丁正.仿真分析在“物理光学”课程实验教学指导中的应用[J].实验技术与管理,2019,36(11):157-160.

  [5] 唐小村.基于TracePro的光学仿真实验教学[J].实验技术与管理,2013,30(1):94-96.

  [6] 孙绪保.光学实验与仿真[M].北京:北京理工大学出版社,2009.

  [7] 姚启钧.光学教程[M].北京:高等教育出版社,2008:2-66.

  [8] 张卫山,尚剑锋,刘雪林,等.基于MATLAB GUI的波动光学仿真平台[J].大学物理实验,2013,26(3):85-87.

  [9] 钟可君,张海林.基于MatLab GUI设计的光学实验仿真[J].实验室研究与探索,2010,29(10): 52-53,80.

  [10] 龙志超,杨晓莉,陈长海.基于GUI的可视化光学实验的仿真[J].湖北民族学院学报(自然科学版),2013,31(2):200-203.

古迪 朱伟玲 广东石油化工学院


本网版权声明:
凡本刊本网发布的所有文字作品,版权均属于《中国现代教育装备》杂志(www.zgxdjyzb.com),未经本刊本网授权不得转载、摘编、伪原创或利用其它方式使用。违者本刊本网将追究相关法律责任。
凡本刊本网发布的照片、视频,属本刊本网原创或已获作者本人授权。未经授权,擅自使用者,本刊本网及相关权益人将追究其相关法律责任。
关于我们 | 期刊导读 | 顾问专家 | 法律声明 | 广告业务

Copyright(C) 《中国现代教育装备》杂志社有限责任公司 版权所有 
地址:北京市海淀区学院路35号世宁大厦一层108室(100191)
高教邮箱:cn11_4994@263.net
基教邮箱:cn11_4994@163.com
电话:010-82098610

中国现代教育装备微信公众号二维码