2022年张倩庆用计算机辅助光学实验研究报告 .pdf
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1、个人资料整理仅限学习使用本 科 毕 业 论 文设计题目:用计算机辅助光学实验研究Flash)学生姓名:张倩庆学号: 200900930116 专业: 应用物理学指导教师:孙平学院: 物理与电子科学学院 2018年 5 月 20 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用本 科 毕 业 设 计设计题目:用计算机辅助光学实验研究Flash)学生姓名:张倩庆学号: 200900930116 专业:应用物理学指导教师:孙平学院:物理与电子科学学院2018年 5 月 20 日精选学习资料 - - - - -
2、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用毕业论文 设计)内容介绍论文 设计)题目用计算机辅助光学实验研究Flash )选题时间2018.2.10 完成时间5.20 论文 设计)字数8646 关 键 词光学实验 Flash 辅助论文 设计)题目的来源、理论和实践意义:光学实验具有内容多、仪器精密、调整复杂、现象难观察、实验数据要求精确等特点 1 2 但是受条件的限制 , 学生对一些抽象的理论也难以理解,因而无法掌握实验原理,最终影响到他们的预习兴趣教师在实验室指导实验时,多数仪器调整时无法让多人同时观察光学现象3 ,教师讲解仪器使
3、用方法时学生看不到调整的效果,因而很难明白教师所讲的内容由近几年来,以多媒体计算机为代表的现代信息技术迅速兴起并蓬勃发展, 同时也成为解决这一问题的一个重要手段。应用Flash 多媒体技术可以将抽象和微观的现象进行直观演示,阐明许多用文字和语言难以解释的物理现象和规律,给人以完整、清晰、形象地视觉和听觉感知, 大大激发学生的学习兴趣 , 是提高教案质量的至关重要的问题。论文 设计)的主要内容及创新点:光学实验是以研究和观察为主,教案过程也是以现象为研究基点的,学生对物理要领的认识、理解和掌握,要依靠对实验现象的感知。由于物理实验条件有限,某些现象学生不能得到完整的感性材料,容易造成感知上的障碍
4、而影响学习。而计算机技术不仅能再现或模拟各类物理现象,而且还能通过各种手段使复杂的问题简捷化,将漫长或瞬间的物理演变过程成为可控、有序的演化过程,可以使学生在课堂上完整、清晰、形象地感知于物理现象,给学生提供思维过程中必须的感受性材料,大大激发学生的学习兴趣,降低教案难度,很好地促进学生认识能力的健康发展。附:论文 设计)本人签名:张倩庆 2018 年 5 月 20 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用目录摘要: 5Abstract:51 引言 62 光学实验的特点。62.1 实验和理论密切
5、结合。62.2 仪器调节的要求很高,不容易看到准确现象。62.3 结果要求非常精确。63 Flash课件的特点。 73.1 图形不变形73.2 绘画、声音功能方便。73.3 易于修改。 73.4 节省空间。 73.5 使用方便。 74 Flash课件辅助光学实验研究的作用。74.1 复合性好、交互性强,市实验简、单明了。74.2 强大的绘图、动画功能,使实验现象直观、具体。84.3 图片缩放不变,减少实验误差。84.4 文件体积小 , 网上运行快捷,使实验不受空间限制。84.5 Flash 课件使用方便, 可以随时再现实验现象。85 下面我们以杨氏双缝实验实验为例通过Flash 来分析一下其实
6、验现象。9参考文献14精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用用计算机辅助光学实验研究Zhang Qian-qingAbstract: The optical experiment is very important part of physics experiment, but more of a difficulty. Due to optical phenomenon of abstract and difficult to understand difficult observationa
7、l has greatly increased the difficulty in research and teaching. The continuous development of computer and update provides a new solution to this problem. Flash phenomenon makes people easy to accept analog optical.Keywords:Auxiliary 。 Optical experiment精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
8、第 5 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用1 引言以多媒体计算机为代表的现代信息技术迅速兴起并蓬勃发展, 同时也成为光学实验研究及教案中的一个重要手段. 多媒体计算机把常规手动实验中的声像显示功能与计算机的交互功能有机地结合起来, 融合成一种崭新的图文并茂的人机交互学习方式, 从而有效地激发学生的学习兴趣, 提高学生观到微观的认识, 化抽象为具体 , 变遥远为眼前 , 进而收到显著的教案效果, 是提高教案质量的至关重要的问题 .2 光学实验的特点。2.1 实验和理论密切结合。光学实验中 , 如果不掌握光的基本理论, 不熟悉光源发光的宏观特性, 不熟悉光波的相干性和偏振态, 有些学实验很难
9、做好( 如光的干涉实验 , 有些光学实验甚至不能进行 ( 如偏振 。只有在理论知识指导下做光学实验, 理论知识才能得到更好的理解和加深 , 实验兴趣也会大大增加 , 实验技能得到提高。2.2 仪器调节的要求很高,不容易看到准确现象。这是光学实验同其他实验相比最大的特点, 光学实验中使用的仪器一般比较精密, 例如分光计 , 迈克尔逊干涉仪。光学仪器的调节不仅是一项基本的实验操作, 而且有丰富的物理内涵 , 必须在详细了解仪器性能和特点的基础上, 才能选择有效而且准确的调节方法根据观察到的现象, 检验和判断仪器是否处于正常工作状态, 提出应该采取的解决办法。只有在理论指导下, 通过反复耐心的实验操
10、作训练才能切实掌握。2.3 结果要求非常精确。光学实验的数据测量都是在正确调节后才能进行。因此实验者理论基础、操作技能和判断准确程度, 都使测量数据具有不同的偏离和分散, 影响测量结果。由于光学实验中所得的数据数量级都非常小,规律现象就不容易观察到,所以误差都会非常明显,对实验结果影响非常大。所以单位及精确范围就尤为重要,我们要力求精确。例如预习等厚干涉法长度计量时不仅复习光的干涉概念 , 更要查资料知道头发的粗细大概在什么数值范围内, 纳M 、微M 、毫M 单位以及它们之间的换算关系。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 2
11、5 页个人资料整理仅限学习使用3 Flash 课件的特点。3.1 图形不变形在课件制作软件中,图形有矢量图和位图两种类型。矢量图是用直线和曲线来描绘图形,可以在不同的分辨率下显示。位图是用像素来描绘图像,这些像素是在网格内安排好的,修改位图图形的尺寸会使图像边缘变粗糙。Flash 制作的动画采用矢量图,对其制作的课件缩放时,图像的质量不会受到影响,不会出现因分辨率或播放窗口不同而图像失真、模糊、变形等现象4。3.2 绘画、声音功能方便。Flash 绘画工具齐全,可在课件上创作有立体感的图片。Flash 中的声音文件可设置为多种格式 ( 如wav、mp3 等 ,具有丰富的声音效果。3.3 易于修
12、改。在课件中如果要修改某个离子的颜色,只要修改这个组件即可,整个软件中凡涉及这个离子的所有画面都会被修改。如果要修改层次关系、配音效果、运动路线、某个角色的形状等,只需简单的几个步骤,非常方便。3.4 节省空间。利用Flash 生成的动画播放文件 ( * . swf 占用空间很小,一般 Flash 课件为10 KB、20 KB,较复杂的也就 700 KB、800 KB 左右,节省存储空间。3.5 使用方便。播放Flash 生成的 SWF 文件非常方便,只要安装一个简单的播放器就可以实现,用普通的 IE 浏览器也可以直接播放。Flash 作品还可以打包成可执行文件( * . exe ,可以在一般
13、的操作系统中独立运行5。4 Flash 课件辅助光学实验研究的作用。4.1 复合性好、交互性强,市实验简、单明了。 Flash 可以把文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息集成在一起, 使多种信息建立逻辑连接集成为一个系统并具有交互性6 。Flash 的这一特点使模拟出的光学实验现象能够变抽象为具体,变无形为有形,使我们容易分析。通过 Flash 自带的 ActionScript 所提供的强大交互功能 , 可以避免课件只能被动地看而不能进行操作的尴尬, 使教师在灵活操作课件时, 与学生形成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页
14、,共 25 页个人资料整理仅限学习使用良好的互动。4.2 强大的绘图、动画功能,使实验现象直观、具体。Flash 具有极其灵巧的图形绘制功能。Flash 软件中提供了一组完整的绘图工具 , 从绘图到色彩的渲染一应俱全, 运用这些工具能够绘制出数学中常见的各种平面图形或函数图像以及解读几何中的各种曲线或立体几何中的各种空间图形。同时 , Flash 还支持逐帧动画、形状补间动画、运动补间动画和遮罩动画等 , 具有强大的动画功能。Flash 的这一特点使得实验中的每一形象都能具体的模拟出来,并且还能在想再现过程中的每一个细节。使我们容易理解现象并总结出实验规律7。4.3 图片缩放不变,减少实验误差
15、。Flash 制作的课件采用的是矢量图, 因此 , 即使把它放大 100 倍都不用担心画面的品质会受到影响。我们都知道光学实验的很多现象都是只有微小变化的, 不容易观察。经过一些放大仪器放大后又很容易失真。 Flash 动画恰当好处地为我们解决了这一难题。经过 Flash 放大后图像不变形,使我们对实验现象一目了然,少产生误差。84.4 文件体积小 , 网上运行快捷,使实验不受空间限制。Flash 所生成的动画文件 ( . swf 非常小。通常 , 千字节大小的动画文件已经可以实现丰富的动画效果, 将它用在 Flash 课件设计上 , 可以使 Flash 课件更加生动。同时, Flash 采用
16、了当前网络上流行的流媒体技术, 适合网络传输和共享 , 能一边下载一边播放 , 不会由于网络的原因造成播放停顿而影响播放效果。这一特点是我们随时随地都能观察到实验现象,而不用再跑去实验室重新做一遍实验,节约了时间提高了效率9。4.5 Flash 课件使用方便 , 可以随时再现实验现象。Flash 制作的课件完成后导出的是扩展名为 * . swf的文件 , 此文件可直接在 IE浏览器中播放 , 也可以在一个仅仅 800K 的Flash 播放器中播放 , 而不需要安装 Flash 软件, 操作极为简单方便10。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
17、-第 8 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用5 下面我们以杨氏双缝实验实验为例通过Flash 来分析一下其实验现象。图 1 杨氏双缝干涉实验装置S 线光源, G 是一个遮光屏,其上有两条与S 平行的狭缝S1、S2,且与 S等距离,因此 S1、S2 是相干光源,且相位相同;S1、S2 之间的距离是 d ,到屏的距离是 D。S1S2SdDxOP1r2r干涉条纹I光强分布图 2 杨氏双缝干涉实验图像同方向、同频率、有恒定初相差的两个单色光源所发出的两列光波的叠加。考察屏上某点P 处的强度分布。由于S1、S2 对称设置,且大小相等,认为由S1、S2 发出的两光波在 P点的光强度相等,即I1=I2
18、=I0,则 P点的干涉条纹分布为I=I1+I2+221II(1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用 =40cos22=2代入,得 I=4I0cos212rr (2表明 P点的光强 I 取决于两光波在该点的光程差或相位差。P点合振动的光强得=2m (m=0, 1 ,2 , . P点光强有最大值, I=4I0P点处出现明条纹=(2m+1 (m=0, 1 ,2 , . P点光强有最小值, I=0 P点处出现暗条纹相位差介于两者之间时,P点光强在 0和 4I0 之间。=n(r2-r1=m (m=0,
19、1 ,2 , . (3即光程差等于波长的整数倍时,P点有光强最大值=n(r2-r1=(m+21 (m=0, 1 ,2 , . (4 即光程差等于半波长的奇数倍时,P点的光强最小选用如图坐标来确定屏上的光强分布精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页个人资料整理仅限学习使用P(x,y,D)1S2S1r2rzyox图 3 光强分布r 1=S2= 222)2(Dydx (5r 2=S2P=222)2(Dydx (6 由上面两式可求得r 22-r12=2xd (7=r 2-r1=212rrxd (8IOx图 4 干涉条纹强度分
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