计算机辅助工程光学教学研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中 图分 类 号 ： ６ ２ ４ ３ Ｇ ４ ．２ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ０ ３ （ ０ ０ ０ ０ ５ ０ １ ７— ８ ４ ２ １ ） ４— ０ ７— ２ ０
光学 已成 为一 门越来 越 重 要 的学 科 ， 统 的教 育 方法 比较 枯 燥 ， 够 直 观 ， 传 不 因此 不 能 引 起 学 生 的 学 习 兴 趣 ， 难 取 得 好 的教 很 学效果 ， 随着 计 算 机软 件 技 术 的不 断发 展 ， 很 多功 能 强 大 的 工 程 软 件 不 断 被 开 发 出来 ， Ｍ ｔｂ 、 ｔｅ ａｃ２等 ， 至 还 有 有 如 ａ ａ Ｍａ ｍ ｔ ＿ ｌ ｈ ｉ 甚 很 多针 对 工程 光 学 的软 件 也应 运 而 生 ， 如针 对 光 学设 计 的 软件 Ｚ ｍ ｘ ， 于光 学仿 真 的软件 Ｔａｅｒ 等 ． 果 能 把 这 些 软 件 ｅ ａ 用 ｒｃｐｏ 如 应 用 到工 程光 学 教 学 中 ， 仅 能 够拓 展 学 生 的技 能 ， 能够 激 发 学 生 的兴 趣 ， 得较 好 的 教学 效 果 ． 不 还 取
摘 要 ： 计 算机 辅 助 教 学的 手段 运 用到 工 程 光学 的教 学 中 ， 入 光 学 工程 和 数 学类 的 相 关 商 业软 件 ， Ｔａｅｒ 将 引 如 ｒｃｐｏ和 Ｍａｌ ｔｂ等 ， ａ 使
一
些 比较 抽 象的 光 学规 律 变得 很 直观 ， 生掌握 起 来 更 为容 易． 学 关键 词 ： 工程 光 学 ； 算机 辅 助教 学 ；ｒｃｐｏ Ｍ ｔ ｂ 计 Ｔａｅｒ ； ａｌ ａ
收稿 日期 ：０ ０—Baidu Nhomakorabea ２１ ９—１ ０
作者 简 介 ： 宙平 （ ９ ８ ） 男 ， 苏 １ ７ 一 ， 山西朔 州 人 ， 南 大学 理 学 院讲 师 ， 士 江 博
５ ８
河 南教 育学 院 学报 （自然 科 学版 ）
２１ Ｏ Ｏ卑
规 律 ． 此 ， 以要求 学 生 用 Ｍａａ 为 可 ｔ ｂ设计 程 序 ， 计算 夫 琅 和费 衍 射 的远 场 光 强 分 布 ． 了 能够 更 好 地理 解 夫 琅 和 费衍 射 的 远 场 ｌ 来 为 光 强 分布 规律 ， 别 计 算 不 同 的双 缝 问距 ． 图 ５和 图 ６所 示 ， 别 画 出双 峰 间距 ， 值 为 缝 宽 的 ３倍 （ ３ ， 双 缝 间 距 ， 分 如 分 其 ｄ＝ ａ ｄ是 ０是
仍然 可 以 利用 Ｔａｅｒ 软 件 来仿 真 ． 线在 入 射 到棱 镜 的第 ２个 面 上 以后 ， 没 有 发 生 折 射 ， 是 发 生 了全 反 射 （ ２ ．利 用 光 ｒｃｐｏ 光 并 而 图 ） 线在 棱 镜 中 的全 反 射也 可 以 改变 光 线 的传 播 方 向 （ ３ ， 种 系统 来 改变 光 路 的传 播 方 向可 以使 光 学 系统 变 得 比较 紧 凑 且 容 易 图 ）这
２１ ０ ０牟 １ ２月
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ ７—０ ３ ． ０ ０ ０ ． ２ ｓ ８ ４ ２ １ ．４ ０ ０
计算机辅助 工程光 学教 学研 究
苏 宙平 ， 贾利 群
（ 南 大 学 理 学 院 ， 苏 无 锡 ２４ ２ ） 江 江 １ １ ２
装 调 ．光 线 经过 棱镜 后 ， 总是 沿着 底 边 偏折 ， 一 规 律 可 以用 光 学仿 真 软 件 Ｔａｅｒ 来 验 证 （ ４ ． 这 ｒｃｐｏ 图 ）
图 １ 棱 镜的 折射 与色 散
图 ２ 棱 镜 的 全反 射
图 ３ 转 向 棱镜
图 ４ 光 线 在 棱 镜 的偏 折规 律
１ 计 算机 辅 助 几何 光 学教 学
棱镜 是 一种 常 用 的光 学 元 件 ， 以用 来转 向光 路 ， 可 以用 来 将 多色 光 分 开 Ｊ棱 镜 的教 学 是 工程 光 学 里 面 的一个 很 重 要 的 可 也 ． 内容 ． 了加 强学 生 对 棱镜 光 线偏 折 和 色散 的作 用这 两 个 现 象 的认 识 ， 们 在 光 学 仿 真 软 件 Ｔａｅｒ 为 我 ｒｃｐｏ中建 立 了一 个 ４ 。 镜 ， ５棱 通 过 光线 追 击可 以清 晰地 看 到 光线 通 过棱 镜 以 后产 生 偏 折 的结 果 （ １ ， 且 复 色光 通过 以后 还 产 生 了色 散 现 象 ．光 线 在 棱 镜 中 图 ）并 传播 时 ， 了 折射 现 象 ， 有可 能发 生 全 反射 ． 除 也 当光 线 由光 密 介 质 进 入 光 疏 介 质 时 ， 入 射 角 大 于 临 界 角 时 ， 会 发 生 全 反 射 ． 当 就 这
第１ ９卷
第 ４期
河 南教 育学 院 学报 （自然 科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｎ ｎ Ｉｓｉ ｔ ｏ ｕ ａｉｎ（ ａｕａ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ） ｏ ｒａ ａ ｎ ｔｕｅ ｆＥｄ ｃｔｏ Ｎ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅＥ ｉｏ ｏ Ｈｅ ｔ ｉ
Ｖ０１１ Ｎｏ ４ ．９ ． Ｄｅ ． ０ ０ ｃ２１
缝 宽 ） ６ （ ６ ， 双 缝 间距 ， 缝宽 ） 的光 强分 布 ． 图 中可 直 接 看 出 ｄ＝ ａ时 缺 第 ± ， ６ ± 和 倍 ｄ＝ ａｄ是 ａ是 时 从 ３ ３ ± ， ９级 ， ６ ｄ＝ ａ时缺 ±６ ， ±ｌ 级 ． 过设 计 程 序 来计 算 这 个远 场 分 布 图 ， 生 可 以更 直 观 地 了解 夫 琅 和 费双 缝 衍射 ． ２ 通 学
２ 计 算机 辅 助 波动 光 学教 学
衍射 现 象是 光 学 教学 中的 一个 非 常 重 要 的 内容 ． 琅 和 费衍 射是 一种 远 场 衍射 ， 琅 和 费衍 射 的 远 场光 强 分 布 ， 夫 夫 计算 公 式 比 较复 杂 ， 因此学 生 学 习起 来 常 常感 到 比较 困难 ． 大多 数 学 生都 是 简 单地 背 公 式 ， 很难 清 晰 地掌 握 夫 琅 和 费衍 射 的 远 场光 强分 布 而
光学 已成 为一 门越来 越 重 要 的学 科 ， 统 的教 育 方法 比较 枯 燥 ， 够 直 观 ， 传 不 因此 不 能 引 起 学 生 的 学 习 兴 趣 ， 难 取 得 好 的教 很 学效果 ， 随着 计 算 机软 件 技 术 的不 断发 展 ， 很 多功 能 强 大 的 工 程 软 件 不 断 被 开 发 出来 ， Ｍ ｔｂ 、 ｔｅ ａｃ２等 ， 至 还 有 有 如 ａ ａ Ｍａ ｍ ｔ ＿ ｌ ｈ ｉ 甚 很 多针 对 工程 光 学 的软 件 也应 运 而 生 ， 如针 对 光 学设 计 的 软件 Ｚ ｍ ｘ ， 于光 学仿 真 的软件 Ｔａｅｒ 等 ． 果 能 把 这 些 软 件 ｅ ａ 用 ｒｃｐｏ 如 应 用 到工 程光 学 教 学 中 ， 仅 能 够拓 展 学 生 的技 能 ， 能够 激 发 学 生 的兴 趣 ， 得较 好 的 教学 效 果 ． 不 还 取
摘 要 ： 计 算机 辅 助 教 学的 手段 运 用到 工 程 光学 的教 学 中 ， 入 光 学 工程 和 数 学类 的 相 关 商 业软 件 ， Ｔａｅｒ 将 引 如 ｒｃｐｏ和 Ｍａｌ ｔｂ等 ， ａ 使
一
些 比较 抽 象的 光 学规 律 变得 很 直观 ， 生掌握 起 来 更 为容 易． 学 关键 词 ： 工程 光 学 ； 算机 辅 助教 学 ；ｒｃｐｏ Ｍ ｔ ｂ 计 Ｔａｅｒ ； ａｌ ａ
收稿 日期 ：０ ０—Baidu Nhomakorabea ２１ ９—１ ０
作者 简 介 ： 宙平 （ ９ ８ ） 男 ， 苏 １ ７ 一 ， 山西朔 州 人 ， 南 大学 理 学 院讲 师 ， 士 江 博
５ ８
河 南教 育学 院 学报 （自然 科 学版 ）
２１ Ｏ Ｏ卑
规 律 ． 此 ， 以要求 学 生 用 Ｍａａ 为 可 ｔ ｂ设计 程 序 ， 计算 夫 琅 和费 衍 射 的远 场 光 强 分 布 ． 了 能够 更 好 地理 解 夫 琅 和 费衍 射 的 远 场 ｌ 来 为 光 强 分布 规律 ， 别 计 算 不 同 的双 缝 问距 ． 图 ５和 图 ６所 示 ， 别 画 出双 峰 间距 ， 值 为 缝 宽 的 ３倍 （ ３ ， 双 缝 间 距 ， 分 如 分 其 ｄ＝ ａ ｄ是 ０是
仍然 可 以 利用 Ｔａｅｒ 软 件 来仿 真 ． 线在 入 射 到棱 镜 的第 ２个 面 上 以后 ， 没 有 发 生 折 射 ， 是 发 生 了全 反 射 （ ２ ．利 用 光 ｒｃｐｏ 光 并 而 图 ） 线在 棱 镜 中 的全 反 射也 可 以 改变 光 线 的传 播 方 向 （ ３ ， 种 系统 来 改变 光 路 的传 播 方 向可 以使 光 学 系统 变 得 比较 紧 凑 且 容 易 图 ）这
２１ ０ ０牟 １ ２月
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ ７—０ ３ ． ０ ０ ０ ． ２ ｓ ８ ４ ２ １ ．４ ０ ０
计算机辅助 工程光 学教 学研 究
苏 宙平 ， 贾利 群
（ 南 大 学 理 学 院 ， 苏 无 锡 ２４ ２ ） 江 江 １ １ ２
装 调 ．光 线 经过 棱镜 后 ， 总是 沿着 底 边 偏折 ， 一 规 律 可 以用 光 学仿 真 软 件 Ｔａｅｒ 来 验 证 （ ４ ． 这 ｒｃｐｏ 图 ）
图 １ 棱 镜的 折射 与色 散
图 ２ 棱 镜 的 全反 射
图 ３ 转 向 棱镜
图 ４ 光 线 在 棱 镜 的偏 折规 律
１ 计 算机 辅 助 几何 光 学教 学
棱镜 是 一种 常 用 的光 学 元 件 ， 以用 来转 向光 路 ， 可 以用 来 将 多色 光 分 开 Ｊ棱 镜 的教 学 是 工程 光 学 里 面 的一个 很 重 要 的 可 也 ． 内容 ． 了加 强学 生 对 棱镜 光 线偏 折 和 色散 的作 用这 两 个 现 象 的认 识 ， 们 在 光 学 仿 真 软 件 Ｔａｅｒ 为 我 ｒｃｐｏ中建 立 了一 个 ４ 。 镜 ， ５棱 通 过 光线 追 击可 以清 晰地 看 到 光线 通 过棱 镜 以 后产 生 偏 折 的结 果 （ １ ， 且 复 色光 通过 以后 还 产 生 了色 散 现 象 ．光 线 在 棱 镜 中 图 ）并 传播 时 ， 了 折射 现 象 ， 有可 能发 生 全 反射 ． 除 也 当光 线 由光 密 介 质 进 入 光 疏 介 质 时 ， 入 射 角 大 于 临 界 角 时 ， 会 发 生 全 反 射 ． 当 就 这
第１ ９卷
第 ４期
河 南教 育学 院 学报 （自然 科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｎ ｎ Ｉｓｉ ｔ ｏ ｕ ａｉｎ（ ａｕａ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ） ｏ ｒａ ａ ｎ ｔｕｅ ｆＥｄ ｃｔｏ Ｎ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅＥ ｉｏ ｏ Ｈｅ ｔ ｉ
Ｖ０１１ Ｎｏ ４ ．９ ． Ｄｅ ． ０ ０ ｃ２１
缝 宽 ） ６ （ ６ ， 双 缝 间距 ， 缝宽 ） 的光 强分 布 ． 图 中可 直 接 看 出 ｄ＝ ａ时 缺 第 ± ， ６ ± 和 倍 ｄ＝ ａｄ是 ａ是 时 从 ３ ３ ± ， ９级 ， ６ ｄ＝ ａ时缺 ±６ ， ±ｌ 级 ． 过设 计 程 序 来计 算 这 个远 场 分 布 图 ， 生 可 以更 直 观 地 了解 夫 琅 和 费双 缝 衍射 ． ２ 通 学
２ 计 算机 辅 助 波动 光 学教 学
衍射 现 象是 光 学 教学 中的 一个 非 常 重 要 的 内容 ． 琅 和 费衍 射是 一种 远 场 衍射 ， 琅 和 费衍 射 的 远 场光 强 分 布 ， 夫 夫 计算 公 式 比 较复 杂 ， 因此学 生 学 习起 来 常 常感 到 比较 困难 ． 大多 数 学 生都 是 简 单地 背 公 式 ， 很难 清 晰 地掌 握 夫 琅 和 费衍 射 的 远 场光 强分 布 而