计算机仿真在光学教学中的应用

发布时间：2024-03-06 23:17

　　随着计算机的计算能力的显著提升,计算机的仿真模拟作为一种重要的辅助工具在教学和科学研究中的应用越来越广泛。在高等学校的大学物理教学中,计算机仿真模拟与课堂教学相结合已经成为大学物理教学改革的发展趋势。近些年,利用计算机的仿真模拟开展的虚拟实验室已经成为高等学校的大学物理实验教学的重要组成部分。论文分析了高等学校大学物理教学的现状,选取了大学物理教学中物理图像较为抽象的光学部分进行了仿真模拟,包括杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费单缝衍射实验。详细地分析了将计算机仿真模拟与大学物理理论教学的结合注意事项,说明了利用仿真模拟辅助开展大学物理教学的优点和可行性。

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【部分图文】：

图４圆盘衍射图５为ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ软件模拟仿真的小孔衍射图像和小孔衍射相位图

点，即泊松亮斑．在真实实验中很难找到泊松亮斑，利用虚拟仿真实验可以弥补这方面缺陷．图４圆盘衍射图５为ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ软件模拟仿真的小孔衍射图像和小孔衍射相位图．图５图６如图６呈现了光栅衍射现象的仿真实验结果．从中可以直观、准确、清楚地观察到衍射侧面光束分布以及光栅衍射的幅值分....

图1杨氏双缝干涉原理图

经以上分析可知杨氏双缝干涉的条纹的特点为:第一,干涉条纹是明暗相间的,且变化是逐渐的,由最亮到最暗再到最亮。第二,中央条纹一定为亮条纹。第三,干涉条纹是等间距的,即相邻亮条纹或暗条纹的距离是相等的。在大学物理的课程的授课的计算机上安装数值模拟软件,改变程序中的物理参量的数值,提前....

图2杨氏双缝干涉条纹与光强分布

在大学物理的课程的授课的计算机上安装数值模拟软件,改变程序中的物理参量的数值,提前编译所编写的程序,通过不同参数情况下程序所输出的干涉图样的变化规律,这样就利用计算机硬件和软件实现光学的虚拟实验室,方便教师和学生的学习和讨论。实验仿真前需要手动输入想控制的变量,用λ表示单色光的波....

图3夫琅禾费单缝衍射原理图

夫琅禾费单缝衍射实验的具体原理如图3所示。一束平行光垂直照射在开有一条狭缝挡板上,狭缝宽度为a,挡板后有一已知焦距为f的透镜,通过狭缝后的平行光经过透镜汇聚后,在位于透镜焦距处的光屏上形成衍射条纹。夫琅禾费单缝衍射图样的特点:中央有一条特别亮的亮条纹,两侧排列着强度极小的亮条纹,....

本文编号：3921024