计算机模拟走入光学理论课堂论文

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　　计算机模拟展示的过程中，教师可适当演示计算机编程语句的逻辑性，以及不同图像显示函数的奇妙功能，在专业知识的教学中，适当激发大学生应用计算机解决实际问题的兴趣。今天学习啦小编要与大家分享的是:,具体内容如下,希望能帮助到大家!

　　计算机模拟走入光学理论课堂

　　近二十年来，计算机技术的应用已渗透到社会生产、生活的方方面面，各行各业对人才的计算机应用水平的要求也越来越高。信息技术的高速发展对高校培养大学生能力提出了新要求，即：不仅具有扎实的专业知识，同时具有较高的计算机应用水平。对物理类专业教学而言，计算机技术的高速发展为传统的物理教学提供了新手段，开辟了新面貌。专业课教学与计算机模拟相结合，不但可以加深学生对专业知识的理解，同时提高了学生应用计算机解决实际问题的能力。

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　　光的干涉、衍射是光的基本现象，它们揭示了光的波动性，是波动光学的重要教学内容，并且是研究光源性质以及认识光的本质的重要工具。本文以杨氏双缝干涉为例，展示了在光的干涉教学中可充分应用演示型模拟、实验性模拟、探讨性模拟和应用型模拟，分阶段分层次地引发学生兴趣——激发求知欲望——深化知识的掌握——探讨物理现象的应用，达到良好的教学效果。

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　　然后，应用“实验性计算机模拟”激发学生求知欲望。教师通过改变程序中缝宽和缝到屏的距离，考察模拟干涉场条纹的变化，进而发问为什么会有这种变化，进一步激发学生的求知欲望，从而自然的引入杨氏双缝干涉的理论内容。波长为的单色光入射到双缝，通过双缝的光强分别为的两束光到达同一场点x处，其光程分别为。两束光相干叠加后，场点x处总光强为。屏上不同位置，两束光的相位差不同，干涉光强亦不同。随着场点到屏中心距离的变化，干涉光强呈周期性分布。

　　进而引出两束光相干的基本条件，即相位差恒定，频率相同。再次仔细观察演示的干涉条纹特征，如条纹是等间距的，屏中心为亮条纹。从这些条纹特征入手，进一步从理论上分析引起这些现象原因，得到干涉条纹的间距公式。教师课前在程序中添加不同的缝宽以及缝到屏的距离的定义语句，在课堂中选用不同的定义语句，进行多种实验性模拟演示，观察干涉条纹的变化，验证条纹间距公式，强化学生对知识的掌握。提问：根据光强公式，可知屏上最大光强为： ，最小光强为： 。若两束光单独存在的光强相等，根据条纹的衬比度定义： 可得此时的条纹衬比度为1，即条纹最清晰。接着，应用“探讨性计算机模拟”加强学生对干涉现象的掌握。

　　教师提问，为什么在杨氏干涉实验中用了单色光，条纹的衬比度高，条纹清晰，若用非单色光进行实验会出现什么样的现象。进一步激发学生思考，达到加深学生对干涉现象的掌握的目的。教师在程序中改动光源的波长，让学生观察条纹宽度的变化。然后，使两个波长的光同时照射狭缝，模拟用双色场进行杨氏干涉实验的现象，模拟结果如图1所示。包含频率λ1和λ2的双色光源照射双缝S1和S2，观察屏上对应两套衬比度为1的清晰干涉条纹，两单色光的干涉光强的非相干叠加使总光场的衬比度发生变化。

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　　计算机模拟展示的过程中，教师可适当演示计算机编程语句的逻辑性，以及不同图像显示函数的奇妙功能，在专业知识的教学中，适当激发大学生应用计算机解决实际问题的兴趣。教师以留课后作业的形式，让学生自主模拟光学现象。学生必须深刻理解光学现象的本质，才能针对相应现象进行正确的模拟，因此光学现象的模拟过程同时是对光学知识的深入理解过程。计算机模拟作业在巩固学生对知识的掌握上更优于纯粹的套用公式进行计算的传统作业。

　　计算机模拟光学现象，光场的干涉图样清晰，可视化程度高，充分利用了高校多媒体教室的功能，操作方便快捷，并且可方便地改变参数考察现象的变化，有助于学生理解各参量对光学现象的影响。在光学课堂中适时地应用计算机模拟可以分层级起到引发学生学习兴趣，激发他们的求知欲望，深化他们对专业知识的掌握以及探讨物理现象的应用，教学效果好。计算机模拟走入光学理论课堂，在展示奇妙的光学干涉现象的同时，也充分显示了计算机作为工具，处理实际问题的强大功能。

　　因此，计算机模拟光学现象，在深化学生对专业知识掌握的同时，激发了他们应用计算机处理实际问题的热情。总之，计算机模拟光学现象是传统光学教学的有益补充和辅助，也是当今数字化教学的必然要求。