光学实验项目（共12篇）
1.光学实验项目 篇一
光学作为大学物理的重要组成部分，包含着很多方面的应用。而光学实验正是我们向应用靠近的一条路径。本次实验为期五周，每周一次，第一周讲解了实验需要注意的事项，其后我们分别进行了迈克尔孙干涉仪调整级干涉现象观察、激光全息照片的拍摄及观察、分光仪调节及棱镜顶角的测定、应用阿贝折射仪测量固液体折射率的实验。
对于整个实验过程中，我们不单明白每个实验的实验原理，并有机的将书本上介绍的理论定理与实际结合起来。对于所学只是有了更深一步的理解，同时也激发了大家对于光学的强烈兴趣，使得大家的学习更有动力。在实验中，我们明白了做光学实验所必须注意的事项，以及大多数光学实验所需的实验环境和各种仪器的规范使用。实验中重要的一点是要严谨，对于精密仪器的调节过程虽然对于初学的我们显得琐碎，但却时刻提醒我们需要保持严谨的态度。对于一个科研工作者来说大胆的提出问题是至关重要的，但小心的求证也是必备不可少的。在此期间我看到和我一起做试验的同学脸上认真的表情，我感觉到认真对待身边的事情是一个吸引人的品质，这也是科研人的魅力所在吧！
刚开始做实验时觉得这是一件非常严肃的事情，以至于到实验室以后都不敢轻易的碰实验器材。现在想想还有点好笑。自己居然忘记了实验的真正的目的。难道不失为了去验证或是总结出一规律吗？那不断地发现错误、不断地调试、不断地总结改正不就是实验的过程吗？那又何必担心会出错误呢。有了这样的想法后我就开始了自己的探索之旅。错误也的确很多，但现在暴露出问题对于以后的实验是一个好的借鉴。而现在每次实验都觉得时间过得好快，一低头一抬头，一下午就这样过去了。但我觉得这正是我进入到实验状态的表现，我现在很享受那种感觉。可以说是实验让我静下了我自己。
同时我也深刻体会到实事求是的精神对于实验的重要性。起初有一个数据和其他同学做出来不一样，我就怀疑是不是自己做错了，看着大家都交上了结果，我真的就想把同学的结果抄上，这样就不会一个人还在测数据了，但一想自己辛苦一下午就是为了抄上人家的数据吗，于是就豁出去了，将自己的数据拿给了老师看，但老师并没有说数据有问题于是就问了一下老师，结果老师说每组的器材都不一样结果也会不一样的。我长舒一口气，幸好自己没有改。由此我明白了做实验必须得实事求是。
现在看来这不仅是一次光学实验更是一次无与伦比的学习的经历和考验。
2.光学实验项目 篇二
关键词：微课,慕课,分层次教学,翻转课堂,光学实验
当今世界,“科技兴国”已成为世界发展的主旋律。随着激光科技的出现,光学呈现出蓬勃发展的新局面,光学在应用技术方面的发展,已成为衡量一个国家先进程度的指标之一。
光学实验的目的:(1)巩固和拓展学生的光学知识,使学生了解光学实验仪器结构,并熟练仪器的调节及应用;(2)培养学生的动手能力、观察能力、理解能力、分析与解决问题的能力、收集信息与处理信息的能力等;(3)使学生掌握一定现代光学技术的应用,了解光学技术的发展,做到“与时俱进”。但是传统的光学实验,由于教学内容陈旧,教学方法呆板,不能激发学生的兴趣,更不利于创新人才的培养。因此光学实验面临新的挑战,需要我们不断地探索和改进。
近年来慕课、微课、翻转课堂风日盛,将光学实验课程融合分层次实验、微课、慕课、翻转课堂教学模式,进行混合式教学,引导学生从实验目的出发,令学生利用本领域的知识来设计实验方案,培养学生自主实验能力以及基本的教学技能。
1 光学实验教学内容实行分层次教学
目前,很多高校都在实行实验教学改革,对物理实验实行分层次教学[1]。在完成一定数量的基础型实验后,开展综合型和设计型实验。综合型实验是运用某一课程或多种课程的综合知识,进行的复合型实验。它着重培养学生的分析综合能力、实验动手能力、数据处理能力等[2,3]。设计型实验是要求学生根据一定的实验目的和要求,通过查阅相关文献自行设计实验方案,并独立完成的一种具有一定探索性和创新性的实验。设计性实验可以培养学生查阅文献资料获得信息的能力、解决实际问题的能力、独立进行科学研究的能力和创新能力以及组织管理能力等[4,5]。因此,适当增加综合型实验和设计型实验是很有必要的。
从基础实验到综合设计型实验,最后开展开放实验,实验难度逐步提升,训练学生科学实验的全过程,激发学生学习的兴趣,开阔学生的视野,从而培养学生独立自主能力和团结协作的精神[6]。
2 光学实验教学方法及教学手段的改革
按照传统的实验教学方法,教师讲授实验目的、简介实验原理、详细介绍实验仪器结构及使用方法、演示实验过程及提出数据测量要求,讲解结束,学生按照教师的要求按部就班地操作。光学实验仪器调节要求较高,往往在规定时间之内,部分学生完不成实验内容,导致实验课延时。学生反映,光学实验课很累,就是一个机械重复的过程,动手能力虽得到了较好的锻炼,对于该实验,学生即使有想法,课堂上也没时间探究、思考。因此翻转课堂教学模式将解决这一现状。学生通过优质的慕课资源、微课视频观看、阅读教材及文献,进行课前预习,带着问题和想法到课堂上,与教师进行探讨,动手实践。充分提高课堂效率与质量。
2.1 微课、慕课与基础光学实验相结合
结合微课、慕课等教学资源,高效开展基础光学实验。微课教学时间较短,教学内容少,突出某个知识点或技能点,较适合实验教学。光学的基本仪器有:分光计、读数显微镜、光具座、迈克尔逊干涉仪、阿贝折射仪、生物显微镜等,将每种光学实验仪器的结构介绍及使用方法拍成微视频,即微课,供学生课前预习及课后复习。学生在预习时,若一遍不能理解,可针对这一部分内容,反复观看。同时提供给学生优质的慕课资源,自学相关实验内容,对于不理解的地方,学生带着问题上实验课,大大丰富了课堂教学内容,这样在极大程度上调动了学生的积极主动性,培养了学生的自学能力,提高了学生的学习效果,培养了学生的自然科学素养[7]。学生变被动学习为主动学习,实现了翻转课堂。
以基础实验为题材,要求学生设计并录制微课。我校为师范院校,注重培养学生的教学技能和技巧。学生从基本知识的学习开始、设计教案、微课录制、点评,学生参与整个过程,有利于加深学生对光学知识的理解,锻炼了学生的教学技能,规范学生的仪态仪表,为培养优秀的物理教师奠定基础。
当前,已经有学校以微信为平台搭建大学物理实验教学平台[8],进一步促进了微课、慕课与实验的结合。将优秀的微课作品,放到教学网站上,便于学生查阅,更加有效地提高了学生预习的质量。开设“慕课”的大都是世界知名院校,教学资源是顶级的,慕课资源对于普通教师也是受益者。通过向教学名师学习,不断提高自身的教学水平,培养高素质的实验教师团队。
2.2 翻转课堂与综合设计实验教学相结合
翻转课堂是建立在各种信息技术基础上的,重新调整学生课堂内外的时间,将学习的主动权从教师转移给学生。翻转课堂与综合设计实验教学相结合,学生学习教师所提供的各种网络学习资源,包括微课、慕课等视频,论文、教材、说明书等文字资料,学生的学习是在课前完成的,将设计好的实验方案拿到课堂上,与教师交流,实现学与教的互动,进而达到协作探究与相互交流的目的[9]。
翻转课堂与综合设计实验相结合的教学模式(如图1所示),与传统实验相比,主体从教师转到学生,教师只是指导、答疑的角色,而不做长篇大论的讲述。在课堂上,学生有更多的时间对自己设计的可行性方案进行动手实验,遇到问题可与同学及教师探讨,也可借助网络资源,直至完成实验。有效培养学生发现问题解决问题能力、获取信息能力、独立自学能力及协作能力等。
2.3 开放性实验与期末测评及比赛相结合
期末测评阶段,设置开放性实验题目,与物理实验大赛等比赛接轨,增加学生的积极性。学生实验的选题过程,会对所学理论知识进行回顾和总结,也会学习新理论和新技术。完成实验过程对学生来说就像一个小的科研课题,从查找资料选题、制定方案、可行性分析、按计划实施、完成项目、总结汇报、参加评比,整个过程学生从头到尾都是独立完成,教师虽是全程参与,但只起到督促辅导作用。开放实验对学生能力的培养远超过几个基础实验,学生对知识的掌握达到了学有所用、活学活用,充分体现了素质教育。为了增加学生的积极性,将开放性实验的成绩作为期末成绩[10]。这种考核方式,可以真正体现出一个学生的实验水平,包含理论基础、获取信息的能力、动手能力、发现问题及解决问题能力等。
2015年,我校对2003级科学教育专业的学生开设了开放实验。题目:利用光学原理,实现某物理量的基本测量。这个题目学生基本都在规定时间内完成,但完成质量不同。学生的完成质量充分体现出学生的能力与态度,成绩明显拉开档次。从中选择态度认真、能力强的学生,参加物理实验大赛。
初期,学生有抵触心理,觉得无法完成,后期迫于成绩方面的压力,着手实验。完成后,学生普遍认为,完成一个开放实验,获得信息的能力、分析问题解决问题的能力、团队合作凝聚力等显著提高。2016年,对物理实验大赛学生热情很高,先组队,小组讨论确定题目,查找资料,制定方案,最后找指导教师进行探讨。充分说明开放实验开设是相当必要的,经过前期的训练,学生了解了完成一个题目的过程,积累了相应的能力。指导教师也反映这批学生的学习自主性很高。
3 结束语
将光学实验课程融合分层次实验、微课、慕课、翻转课堂教学模式,进行混合式教学。引导学生从实验目的出发,让学生利用已掌握的知识来设计实验方案,并完成实验,可以有效培养学生基本实验技能、自主实验能力以及基本的教学技能。
参考文献
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[2]段晓英,姚天明,杨勇.巧设综合实验提升综合能力[J].实验室研究与探索,2008,27(4):97-99.
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[5]解从霞,孙雪梅,罗世忠.开设基础化学准设计性实验的探索与实践[J].大学化学,2009,24(6):26-28.
[6]朱志彪,高山.设置综合设计性实验提高学生综合素质[J].实验室研究与探索,2010,29(7):238-240.
[7]宋金璠,郭新峰,王生钊.微课在大学物理实验教学中的应用[J].物理实验,2015,35(2):12-17.
[8]崔连敏.微信支持的大学物理实验翻转课堂设计与实践[J].软件导刊.2015,14(12):199-201.
[9]“翻转课堂”在大学物理实验教学中的应用探索[J],教育观察,2015,4(29):95-96.
3.辨识光学实验中倒立的像 篇三
在探究凸透镜成像规律时，小明用5个红色的发光二极管按“F”字样，镶嵌排列在白色方格板上，替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏。实验使用的凸透镜焦距为10 cm，实验装置如图1所示。
光源“F”放在15 cm处，其大小如图2所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上。用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是图3中的
[TP5CW53。TIF，BP#]
听了学生的提问后，本人问了一些一线教师，大部分认为答案是C，也有一小部分教师对答案C有疑惑。但现在我认为在这道题目中光屏是不透明的，人眼只能在光屏的左侧观察像，看到光屏上所成的像应是图3中的D，因为对学生而言，光屏上所成的像，应该是学生在实验中眼睛看到的像。这个题目其实已经确定了观察物体和像的位置，在物体和光屏的中间看物体和像，眼睛看到的像只有上下发生了颠倒。学生做实验采用的装置如图4所示，光屏同样是不透明的，在物体和光屏的中间观察物体和像，看到的像相对于观察的物体只有上下颠倒了。
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在平时的教学中，我们都忽视了当观察位置不同时，观察的结果会存在差异。我想可能是因为在下面的几种情况中，倒立的像都是上下、左右均颠倒或无法观察到倒立的情况，我们[JP3]也就从来没思考过有没有特殊的情况。我们先来看看这几种情况：[JP]
（1）小孔成像的实验。
为了能让学生在课堂上清楚地观察到小孔成的像，我们可以用圆筒做成如图5所示的小孔成像装置，蜡烛放在小孔的左侧，人在最右侧观察半透明纸上烛焰的像，由于光在同一种均匀物质中是沿直线传播的，我们在半透明纸上看到的像相对于物体来说是上下、左右都颠倒的实像（如图6所示），观察时物体与像位于人眼的同一侧。
[TP5CW55。TIF，BP#]
（2）小孔成像的现象。
生活中最常遇到的小孔成像现象是树荫下形成的圆形光斑，当树叶间的空隙较小时，地面上就出现了太阳的像。按照小孔成像原理，成的也是倒立的实像，但是由于物体是圆形的，所以我们无法观察到像的颠倒情况。
（3）凸透镜成像的实验。
凸透镜成像的实验我们通常将蜡烛的火焰作为物体，光具座上从左向右依次是蜡烛、凸透镜、不透明的光屏。上课做演示实验时，为了让学生都能看到光屏上成的像，我将光具座竖放在讲台上（如图7所示），学生相当于在蜡烛的左端观察，看到了上下、左右都颠倒的实像。若光屏是半透明的，人在光屏的右侧看，也能看到上下、左右都颠倒的实像，观察时物体与像也都位于人眼的同一侧。
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（4）凸透镜成像的应用。
凸透镜成像应用中照相机和幻灯机成的倒立实像，拍照片时人相当于在光屏的右端观察（如图8），放幻灯片时人相当于在物体的左端观察（如图9），物体和像同样都在人眼的同侧，看到的是上下、左右都颠倒的实像。
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但是使用老式的投影仪时（如图10），人若在同一位置低头看投影片，抬头看天花板上成的像，看到了只有左右颠倒的实像。当遇到这类题目时，题目中一般不会规定如何观察物体和像，所以我们还按照凸透镜成像的规律，认为是上下、左右都颠倒的实像。例如，如图11中左边的实线框内是某一物体的形状，右边4个虚线框内是供选择的物体像的形状。以下填空时，只考虑像的形状，不考虑像的大小。把投影仪的反射平面镜卸[JP3]掉，让物体的像成在天花板上，这时看到该物体的像的形状为D。[JP]
[TP5CW58。TIF，BP#]
下面我们再来看一习题：
在“凸透镜成像规律”实验中，某同学进行了如下两个探究。
（1）为研究像距与焦距的关系，他选用焦距不同的三个凸
透镜进行实验，实验数据记录如表1所示。
表1
[BHDFG2，WK6，K6，K6，K6W]
物距u/cm[]实验序号[]焦距f/cm[]像距v/cm
[BHDG6，WK6，K18W]
10[][ZB（][BHDG2，WK6，K6，K6W]1[]2[]2。5[BH]2[]5[]10[BH]3[]8[]40[ZB）][BG）F]
分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则所成实像的像距越[CD#3]。（选填：“大”或“小”）。
（2）该同学用若干个发光二极管组成形状如“E”的发光物体，如图13甲所示，将发光物体、凸透镜和光屏依次组装到光具座上并调整好，且物距调节为6 cm时，在光屏上成的像如图13乙所示，则他选用的是三个透镜中焦距为[CD#3]cm的凸
[TP5CW59。TIF，BP#][LL]
透镜；如果只将“E”，换成“R”，并在同一位置观察，光屏上成的像应是图13丙中的[CD#3]（填数字序号）。
本题中，第（2）小题的最后一空答案是②。题目中该同学用若干个发光二极管组成形状如“E”的发光物体，如图13所示，在光屏上成的像如图13所示时，就确定了人观察物体和像的位置，当光屏不透明时，人相当于在物体的左侧观察，当光屏是半透明时，在光屏的右侧观察所成的像，看到的像上下颠倒，左右也会颠倒。所以这道题目最后一空应该是（2）。
4.光学实验心得体会 篇四
本学期，我共做了六个基础光学实验，它们是：实验6（应用焦距仪测定焦距与顶焦距），实验10（应用阿贝折射仪测量固、液体折射率），实验12（单色仪的调节与定标），实验14（小型摄谱仪调节及最佳摄谱位置的确定），实验15（偏振光的产生、检验、及强度测定），实验20（利用双棱镜干涉法测He-Ne激光波长）。
转眼间一个学期的光学实验课已经结束，在实验的过程中我收获很多。首先是学会了几项重要光学仪器，如550型焦距仪、阿贝折射仪、单色仪、小型摄谱仪等的使用方法，并在实验操作的过程中熟悉了它们的使用技巧。对于这些仪器的使用，我会在进入实验室之前做好实验预习，然后实验前认真观察老师的演示，这样在自己的操作过程中，就能很快掌握操作方法和技巧，不仅有利于保护光学元件，而且能使自己顺利高效的完成实验。
其次，光学实验自身所具有的严谨性、精密性对我们来说也是一项挑战。这要求我们在实验过程中不得有一丝的马虎，必须全神贯注，认真对待实验操作，实事求是的记录和处理实验数据。在有数据测量的实验中，我们都会做多组平行实验，最终以取平均值的方法来减小实验误差。这种严谨周密的实验态度，培养了我的细心和耐心，对我以后的学习生涯也将产生深远影响。
最后，光学实验与其他实验相比，最吸引人的地方是它的神奇与美丽，在做单色仪的调节与定标实验时，我刚一开始实验就被视野中绚丽的各色光线所吸引，更为自己能调节出这样的美景所自豪。其他各个实验，也都以不同的方式，向我们诠释着光与影的神奇魅力！
对于光学实验，我还想提出一些自己的建议：第一点，希望实验室可以更新仪器设备，淘汰那些已经损坏或者精确度大大降低的仪器。第二点，希望老师们可以调整实验安排，让学生能在有限的实验机会里，参与更多的实验项目，以丰富我们的实验经历。
5.光学图像处理实验报告 篇五
直方图均衡化的研究
一、摘要
直方图均衡化就是把一已知灰度概率分布的图像经过一种变换,使之演变成一幅具有均匀灰度概率分布的新图像。它是以累积分布函数变换法为基础的直方图修正法。分析和总结灰度直方图的均衡化算法并通过VC++实验验证该方法能有效达到图像增强的目的。对于较为暗淡的图像，采用直方图均衡化能够增强其整体对比度，获的较为理想的观察效果。
二、关键字
灰度统计
直方图
均衡化
三、实验原理
1、直方图的理论基础：
（1）直方图概念：灰度直方图表示图像中每种灰度出现的频率。（2）直方图的作用： 反映一幅图像的灰度分布特性
n（3）直方图的计算：
p(rk)k0rk1k0,1,2,,l1 n式中：nk为图像中出现rk级灰度的像素数，n是图像像素总数，而nk/n即为频数。
2、设计目的： 产生一幅灰度级分布具有均匀概率密度的图像，扩展像素取值的动态范围，达到了图象增强的目的。
3、直方图均衡化的效果 ：
1）变换后直方图趋向平坦，灰级减少，灰度合并。
2）原始象含有象素数多的几个灰级间隔被拉大了，压缩的只是象素数少的几个灰度级，实际视觉能够接收的信息量大大地增强了，增加了图象的反差。同时，也增加了图象的可视粒度。
4、离散情况下的直方图均衡化的算法：
A、列出原始图像的灰度级 fj,j0,1,,L1
B、统计各灰度级的像素数目 nj,j0,1,,L1
C、计算原始图像直方图各灰度级的频数 Pf(fj)nj/n,j0,1,,L1
kD、计算累积分布函数 C(f)j0Pf(fj),j0,1,,k,L1
F、应用以下公式计算映射后的输出图像的灰度级，P为输出图像灰度级的个数，其中INT为取整符号：
giINT[(gmaxgmin)C(f)gmin0.5] G、用的映射关系修改原始图像的灰度级，从而获得直方图近似为均匀分布的输出图像。
四、实验内容及源程序
1、灰度分布密度的统计 程序代码如下：
/*********************************************** *函数名称：ZhiFangTu(float *tongji)*函数类型：void *变量说明：tongji，灰度分布密度统计 *功能：对图像进行灰度直方图统计
***********************************************/ void CAAAView::OnZhifangtu(float *tongji){ // TODO: Add your command handler code here
int huidu[256];//灰度计数
CAAADoc* pDoc = GetDocument();
LPSTR lpDIB;LPSTR
lpDIBBits;
lpDIB =(LPSTR)::GlobalLock((HGLOBAL)pDoc->GetHDIB());
lpDIBBits = ::FindDIBBits(lpDIB);//原图数据区指针
int iH,iW;memset(huidu,0,sizeof(huidu));//变量初始化
iH = ::DIBHeight(lpDIB);//宽
iW = ::DIBWidth(lpDIB);//长
LPBYTE temp1=new BYTE[iH*iW];//新图像缓冲区
memcpy(temp1,lpDIBBits,iH*iW);//复制原图像到缓冲区
for(int i=0;i { for(int j=0;j { unsigned char temp; temp=temp1[iW*i+j];//灰度统计计数 huidu[temp]++;} } for(i=0;i<256;i++)//统计灰度分布密度 tongji[i]=huidu[i]/(iH*iW*1.0f);} 2、直方图分布的均衡化 （1）统计直方图数组，用一个数组p记录pi；（2）i从1开始，令sisi1pi； （3）一个数组L记录新的s的索引值，即令Lisi*(2561)； （4）依次循环每个像素，取原图的像素值作为数组L的下标值，取该下标值对应的数组值作为均衡化之后的像素值。程序代码如下： /*********************************************** *函数名称：zhifangtujunheng *函数类型：void *变量说明：无 *功能：对图像进行灰度分布均衡化处理 ***********************************************/ void CAAAView::OnZhifangtujunheng(){ // TODO: Add your command handler code here CAAADoc* pDoc = GetDocument(); LPSTR lpDIB;LPSTR lpDIBBits; lpDIB =(LPSTR)::GlobalLock((HGLOBAL)pDoc->GetHDIB()); lpDIBBits = ::FindDIBBits(lpDIB);//原图数据区指针 float Hdmd[256];//灰度密度 float temp[256];//中间变量 int a[256];long i,j;memset(temp,0,sizeof(temp));//初始化 OnZhifangtu(Hdmd);//获取图像的灰度密度分布 for(i=0;i<256;i++)//进行均衡化处理 { if(i==0) { temp[0]=Hdmd[0]; } else { temp[i]=temp[i-1]+Hdmd[i]; } a[i]=(int)(255.0f*temp[i]+0.5f);} long iH,iW; iH = ::DIBHeight(lpDIB);//宽 iW = ::DIBWidth(lpDIB);//长 for(i=0;i { for(j=0;j { unsigned char temp1;//将转换后的灰度分布写入dib图像 temp1=*(lpDIBBits+i*iW+j); *(lpDIBBits+i*iW+j)=a[temp1];} } pDoc->UpdateAllViews(NULL);::GlobalUnlock((HGLOBAL)pDoc->GetHDIB());EndWaitCursor();} 五、实验结果的分析与比较 a原图如下所示： b均衡后的结果如下： 结论：图像直方图趋于平坦化，且灰度间隔被拉大，从而有利于图像的分析和识别。对于较为暗淡的图像，采用直方图均衡化能够增强其整体对比度，获的较为理想的观察效果。 六、参考文献 班级：物联网 81 姓名：李威江 学号：2184411027 一．实验现象 ：调节好实验装置后，实验现象如下： 图一为 CCD1 的图像，图二为 CCD2的图像，图三为 CCD3 的图像，图四到图八为 CCD4 在不同参数下的图像，在 CCD4 中可以观察到微粒的运动。 图（一）： 图（二）： 图（三）： 图（四）： 图（五）： 图（六）： 图（七）： 图（八）： 实验感悟：通过近一个小时的实验，我认识了激光模式有拉盖尔高斯模式，厄米高斯模式并且对于汇聚光场与微观粒子的力学相互作用有了初步的了解。掌握了柱状透镜激光模式变换，能利用柱状透镜观察 LG 模式与 HG 模式直接的转换。利用圆偏振光捕获单轴晶体（双轴晶体）微观粒子，在实验中观察到了微观粒子的自转行为，最后利用空间光调制器产生涡旋光场，并捕获微观粒子，观察微观粒子沿着涡旋光场进行公转的行为。 一、在杨氏双缝干涉实验中的应用 杨氏双缝干涉实验中，单色点光源照射在两个狭窄的缝隙上，由于两个子波到达屏幕上各点的光程不同而引起相位差，结果在屏幕上，有些区域光得到加强，有些区域光得到减弱，形成明暗相间的干涉条纹。在新课讲授过程中，学生在理解缝间距、屏缝间距对干涉条纹的影响及双缝干涉明暗相间图样的生成原理方面会有些困难，而且这个实验无法在课堂上进行演示，因此，我们可以在讲授新课时利用Matlab软件对双缝干涉现象进行模拟，形象显示参数（波长、狭缝间距、缝与屏的间距）变化对干涉条纹的影响，帮助学生理解与记忆。实验装置如图1所示，设某光源S为单色光源，S1和S2为两个缝大小相等，间距为d，缝平面到屏幕的距离为d′，入射光波长为λ。 对屏幕上的某一点P，到缝S1和S2的距离分别为r1和r2，两个相干光源到屏幕上任意一点的距离分别为： 则从缝S1和S2发出的光波在屏上P点的光强度I为： 其中I1=I2=Io，相位差为δ=2π（r1-r2）/λ，因此屏幕上干涉条纹强度可简化为： 当d≤d′时，则干涉条纹强度可近似为： 条纹间距：e=λd′/d（6) 假设光波波长λ=632.8nm，双缝到屏幕的距离为d′，缝间距d分别为1mm、5mm和10mm时，干涉图样如图2所示。 从图2中可以明显看出，在波长、缝屏间距一定时，随着双缝间距d的增大，条纹间距愈小，因此满足公式（6）同样也可以分析波长、双缝间距一定时，缝屏间距改变和双缝间距、缝屏间距一定时，波长改变对干涉条纹间距的影响。通过不同情况下干涉条纹的比较，学生能够清楚地理解各种参数对条纹的影响。同时在实际实验过程中，学生也能够有针对性地改变物理参量观察相应的物理现象。 三、在单缝衍射实验中的应用 当光照射到小孔或障碍物上时，光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象称为光的衍射现象。产生明显的衍射现象的条件为障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相比相差不多，甚至比光的波长还要小。 设入射光波长为λ=546.1nm，透镜焦距50cm，在MATLAB中分别计算单缝宽度1mm、2mm和5mm时的单缝衍射图样，模拟结果如图3所示。 可见，当缝宽逐渐增大时，中央明纹宽度减小，第一暗纹中心距也减小，第一暗纹衍射角也减小。可以推断，当λ/b→0时，衍射角θ→0，光线沿直线传播。当然我们也可以改变其他的参量数值，让学生体会衍射现象图样的变化情况。 上面所述的干涉和衍射实验是光学基础实验，因此通过模拟演示，能够让学生清晰地理解物理实验现象，以便在实验过程中体会和认识。对于近代物理方面光学实验，理论和实验在中学教材几乎不涉及，但是在生活中随处可见，比如光学全息。其实全息术自1948年盖伯提出到1960年激光器的出现，全息术已在生物医学、商业、军事等领域已广泛应用。尤其值得一提的是，二代身份证上防伪技术、名贵烟酒防伪标志等都蕴含着全息术。因此可从生活中物理现象出发，激发学生探知兴趣，展现全息现象的物理机理。由于篇幅所限本文不便再陈述。 计算机科学的发展为物理教学内容和手段的改革开辟了广阔的天地，从教学内容的革新到教学方式的多样化，利用计算机对自然现象和规律进行演示、模拟、仿真，改变课堂教学内容和方式，具有重要的意义，为教学内容和手段的改革提供了一个有力的工具，提高了课堂教学质量，同时也增强了学生学习的积极性。 参考文献 [1]谢嘉宁、陈伟成、赵建林、陈国杰、张潞.MAT-LAB在光学信息处理仿真实验中的应用[J].物理实验,2004,24(6):41-45. [2]韩振海、贺德春.MATLAB在波动光学教学中的应用[J].河西学院学报,2005,21(2):126-128. [3]吕文华.MATLAB在信息光学教学中的应用[J].潍坊学院学报,2007,7(6):153-155. [4]陈小莉、钟生海.MATLAB在光学实验中的应用[J].安康师专学报,2003,(15):64-67. 关键词：实验教学改革?开放式 综合性设计性?考核方式 中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0202-02 实验是学生从实践中验证理论及加强动手能力的一个重要过程。光学是以实验为基础的自然科学。光学教学中的实验，不仅能帮助学生理解和掌握光学知识，学习实验操作技能，还具有激发学习光学的兴趣、培养实事求是的科学态度、塑造坚韧不拔的科学品质、增长勇于探究的科学精神和思维能力、学习分析问题解决问题的科学方法、启迪创新意识和创新精神的作用。因此，光学实验是培养创造型人才不可或缺的重要手段，是光学教学的重要组成部分。 1 原有的实验教学模式中存在的问题 我院光信息科学与技术专业由于成立时间不长，在光学实验课程的教学上存在不少问题。主要体现在以下几个方面：原有实验的内容受实验课时的限制，学生只能在有限的时间内熟悉实验设备及掌握一些实验基本操作，实验过程中，学生被动接受老师的建议或指导，通常在学生听老师讲解完实验目的，原理后就不假思索地按实验指导书的步骤，数据一步步照做下去，从来不思考为什么，遇到问题也不能独立思考，独立解决，导致实验只是为了学分而应付了事，起不到锻炼动手能力的目的；原有的综合性设计性实验不管是在实验指导书上，还是在实验的教学过程中，其模式与普通的验证性实验基本一致，起不到锻炼学生综合动手能力的作用；实验考核评价方式存在一定的局限性，学生实验数据往往出现多人雷同的情况，体现不出学生的思考能力和创新能力的情况。 2 光学实验教学的改进措施 2.1 结合光学课程的具体情况，增设开放式的实验项目 开放式实验教学模式是课堂教学的一种有效的补充和延伸，他包含三方面的含义，即时间的开放、内容的开放、实验仪器设备和资源的开放。通过建立开放式实验教学能促进实验教学水平和质量的提高，全面培养学生的实际动手能力和创新精神，提高学生的综合素质。在开放式实验中学生主导了整个实验过程，并始终充当探索者的角色。开放式实验融合了综合性、设计性及探索性实验的优点，有利于增强学生动手动脑的机会，激发独立思考和创新意识。实行开放式实验教学，就能实现从教师为中心向学生为中心的教学观念的转化，从单纯的知识传授向培养学生创新能力的方向转化，从根本上提高实验教学质量。本专业的光学基础与专业课程有《近代光学》，《激光原理》，《光电测量技术》，《光纤通信技术》，《光电子物理基础》等等，各个课程都有相应的光學实验。但是由于实验课时及条件的限制，每一次实验都是学生集中在很短的时间内完成，学生很难很好地消化和吸收，更谈不上独立思考和锻炼自己的动手能力。基于以上原因，我们在现有实验的基础上，创建一批与各专业课内容密切相关的开放式实验项目，由学生根据自己学习的需求自由选择。 根据各门专业课的教学及实验室设备的具体情况，我们初步开设了10个开放式实验，其内容包括：1.F-P照相法测量激光的谱线宽度；2.光信号外调制实验；3.全光纤多功能实验仪用于光纤长度测量实验；4.保密音频传输系统（光纤电话）；5.全光纤音频信号传输实验；6.光的波分复用实验；7.用双棱镜测定光波长；8.牛顿环实验；9.薄透镜焦距的测定；10.衍射光栅测定光波长。 这些实验既包含对现有实验课程的补充的内容，如用双棱镜测光波长，薄透镜焦距的测定，衍射光栅测定光波长等实验是针对《近代光学实验》课程的，光的波分复用实验是针对《光纤通信技术》课程的；也包含了一些对光学新技术了解的内容，如几个全光纤通信及测量的实验。其所使用的实验设备基本涵盖了实验室的所有现有设备。 开放式实验开放的具体方法是通过建立开放式实验网页与学生进行互动交流，网页上提供的内容包括：开放式实验内容简介，实验室设备及光学元器件的详细资料，开放式实验指导书的下载，实验时间预约等。学生不但能通过网络预约做开放式实验，还可以在老师的指导及实验设备允许的情况下自主选择并设计其所感兴趣的其他光学实验，这样不但锻炼了学生的动手能力，还提高了他们的独立思考和创新的能力。 2.2 修改现有的综合性和设计性实验教材，改进光学设计性综合性实验考核方式 实验教学是提高教学质量、实现培养目标的重要途径。综合性实验和设计性实验是按照课程体系要求，将几个相关实验按一定方式进行组合，能有效促进学生对基本知识的理解，提高分析问题、解决问题能力，培养学生的创新意识，提高学生实际操作技能。《激光原理与器件实验》《光电测量技术实验》《近代光学实验》《光纤通信原理与技术实验》等实验课程中包含着一些综合性和设计性实验，但原有的实验教材编写存在着很多不足，如实验内容步骤过于详细，考核方式不合理，导致学生在做综合性和设计性实验时等同于在做一个大的验证性实验，达不到综合性实验和设计性实验所应起的锻炼学生综合实践能力的目的。因此，我们对现有的综合性和设计性实验教材进行修改和完善，减少了实验指导书中的实验步骤的内容，加强了实验原理的简介及详细的实验设备的功能介绍等方面内容。 综合性设计性实验的考核成绩由三部分组成：预习报告，动手能力，实验报告。占最终实验成绩的比重为3：4：3。 2.2.1 预习报告（30%） 要求学生根据实验指导书中的原理及设备的简介自己查资料设计实验的方案（可以有多个可行方案），并将方案的原理光路及可行性分析报告作为预习报告的内容。避免了以前预习报告只是单纯地抄实验指导书的现象，达到锻炼学生收集整理资料及设计方案能力的目的。 2.2.2 动手能力（40%） 在综合实验开设前，要求实验老师进行周密设计和预实验，以达到综合实验的规范操作要求，保证实验结果的严谨和科学。由于光学实验的特殊性，每次做实验的人数不多（4～6人），实验中的动手能力成为考核的重点。老师引导学生对预习报告所设计的方案进行实施，在实施的过程中主要考核学生的基本操作、基本技能、基本实验方法的掌握情况以及修正并执行实验方案的能力。 2.2.3 实验报告（30%） 实验报告主要考核学生实验报告中的数据整理、分析、实验结果的正确性，以及思考能力和创新能力等情况。同时要对整个实验过程进行总结。 3 教学改革的反馈效果 通过增设开放式实验及对现有综合性设计性实验的改革，使学生的实践能力得到了提高。由于开放式及综合实验一改过去的验证性实验的执行方式，给很多学生留下了很深的记忆，做实验不仅是学习，更是能力培养。各个实验部分紧密相连，并直接影响到最后的实验结果，学生始终抱着好奇心认真学习相关的光学理论知识，在老师的指导下确定实验的基本方案及步骤，确保结果的准确和可靠。 这些实验巩固了学生以前所学的光学理论，使他们对光学课程产生浓厚兴趣，更重要的是增强了学生的基本技能和科研思路的启发。开放式实验为学生提供了很好的锻炼技能的平台，为今后能独立从事科研工作奠定了很好的基础。 4 结语 为学生服务、为教学服务是实行此次光学实验教学改革的出发点和最终目的，对学生来说，相应地增加了学习时间，强化了对学生动手能力、独立思考能力、创新能力的培养，而对教师来说，意味着教学时间的延长、工作量的增大，也给传统的实验室管理带来了许多新问题。在实验教学改革的过程中我们不断总结经验，认真思考，认识到光学实验课程的教学改革是多方面的，也是系统性的，我们将在不断探索、研究的基础上，完善这些想法，保证实验教学改革能持续深入地进行。 参考文献 [1] 张巧芬.光学实验教学改革[J].中国现代教育装备，2008，12. [2] 张明霞.高等院校光学实验教学模式改革与实践研究[J].天水师范学院学报，2007，27（5）. [3] 任占梅，王德秋.光学实验课程的教学改革与实践[J].赣南师范学院学报，2005，26（3）. [4] 胡章芳，罗元.信息光学实验的改革与实践[J].实验科学与技术，2006，5. [5] 马世红.研究性物理实验的实践情况[J].物理实验，2004.11. [6] 沈元华，马秀芳.光学基础实验课程的改革[J].物理实验，2005.4. 细胞骨架的光学显微镜观察 一、实验目的 掌握植物细胞骨架的光镜标本制作方法。 细胞骨架是指细胞质中纵横交错的纤维网络结构，按组成成分和形态结构的不同可分为微管、微丝和中间纤维。它们对细胞形态的维持、细胞的生长、运动、分裂、分化和物质运输等起重要作用。光学显微镜下细胞骨架的形态学观察多用1% Triton X-100处理细胞，可使细胞膜溶解，而细胞骨架系统的蛋白质被保存，再用考马斯亮兰R250染色，使得胞质中细胞骨架得以清晰显现。 二、材料、试剂和仪器 1． 材料 新鲜洋葱鳞茎、人口腔上皮细胞 2． 试剂 1）M缓冲液（pH 7.2）各成分终浓度为： 50mmol/L咪唑(MW:68.08)，50mmol/L KCl(MW:74.55)，0.5mmol/L MgCl2?6H2O(MW:203.30)，1mmol/L EGTA(MW:380.36)，0.1mmol/L EDTA-Na2(MW:372.24)，1mmol/L DTT(MW:154.3) 2）6mmol/L PBS磷酸缓冲液（pH 6.5）: KH2PO4 : Na2HPO4?2H2O = 7:3(见附录3 查磷酸缓冲液的配置) 3）0.7% NaCl生理盐水 4）1% Triton X-100(聚乙二醇辛基苯基醚)溶于 M-缓冲液 5）3% 戊二醛100mL: 25% 戊二醛取12mL ,PBS 88mL 6）0.2% 考马斯亮蓝R250染液 200mL: 考马斯亮蓝R250 0.2g，甲醇 46.5mL，冰乙酸 7mL，蒸馏水46.5 mL 3．仪器 光学显微镜，镊子，剪刀，试管，表面皿，滴管，载玻片，盖玻片,灭菌牙签，1.5mL离心管，1mL吸头，1mL取液器，酒精灯，染色缸 细胞骨架动画 三、实验程序 四、结果与分析 洋葱鳞茎外层与内层的表皮细胞比较（放大倍数10×20） 五、思考题 1．光镜下观察到的细胞骨架有何形态特征？ 2．对实验成功或失败的原因进行讨论。 特色课程活动开展以来，丰富了校园生活，在一定程度上培养了学生的兴趣特长，促进了综合素质的提高，提升了学校办学品位。但是在发展过程中，也遇到一些困难，出现一些困惑，凸显了一些问题，如硬件配套设施、师资水平、活动内容、组织形式、安全隐患等等，如何破解问题，拓展特色课程，形成学校特色，是一个亟待解决的课题。通过广泛征求意见，反复讨论，深刻思考，学校决定开展“情系中国风·青花瓷”与“舞动新时代·啦啦操”系列特色课程项目实验。 一、特色课程活动主题 情系中国风，舞动新时代 二、特色课程实验领导小组 组长：XXX。副组长：XXX。成员：XXX 三、特色课程实验指导小组 “青花瓷”特色课程系列指导小组，组长：XXX。组员为全体美术组教师。 “啦啦操”特色课程系列指导小组，组长：XXX。组员为全体音乐教师和体育教师。 四、特色课程活动内容与阶段要求 （一）、“情系中国风·青花瓷”活动内容与要求 青花瓷是中华传统名瓷之一，青花是中国最具民族特色的瓷器装饰。其特点是在胎薄质轻的白瓷基础上，呈现素雅清新的蓝色纹 样，蓝白相映，怡然成趣，晶莹明快，美观精致。 1、低年级段：临摹绘画简单的青花瓷图案。初步认识青花瓷，欣赏青花瓷作品。 2、中年级段：利用瓷盘、纸杯、瓶子等绘制创作青花瓷作品。收集青花瓷图案资料。了解青花瓷制作的相关知识。搜集关于青花瓷的诗词等文学作品并学习诵读。 3、高年级段：软陶制作青花瓷作品。学唱关于青花瓷的歌谣，搜集青花瓷文物相关资料，学习中国传统文化，有初步的青花瓷鉴赏常识。以青花瓷为主题，达到学科融合，提高综合素养。 （二）、“舞动新时代·啦啦操” 活动内容与要求 啦啦操是一项集体操、舞蹈、音乐、健身、娱乐于一体的体育项目，也是一项多人的集体项目，普及性极强，深受大家喜爱。 1、低年级段：学习简单的啦啦操，学会常用手型和基本动作。 2、中年级段：学习全国小学啦啦操示范套路（小学组），做到规范整齐，充满活力。 3、高年级段：可以结合多种元素，自主创编啦啦操，健康热烈，朝气蓬勃，体现新时代小学生精神面貌。 五、参与人员、时间与实施步骤 全体师生参与“情系中国风·青花瓷”与“舞动新时代·啦啦操”特色课程活动，活动时间：一二三年级周四下午第三节课，四五六年级周五第三节课。 1、指导小组集体备课，选择教材内容，制作课件或学习视频，教授全体教师学习青花瓷和啦啦操，指导教师开展特色课程活动。 2、教师根据指导小组的引领，组织学生开展特色课程活动。 1 光在水中的全反射实验 1.1 基本仪器 5角硬币一枚、玻璃水槽一个、普通摄像头一个，电脑、投影仪、玻璃胶一支、透明度好的保险膜一张、橡皮筋十根、电吹风一个。 1.2 具体操作 1）将普通摄像头改装成水下摄像头：市场上现成的水下摄像头可以买到，但价格太贵，高中物理教师可以用普通摄像头改装，首先将摄像头拆开，用玻璃胶将摄像头内线路板胶住，待玻璃胶干后将摄像头装好。然后用保鲜膜将摄像头包好，在引线处用橡皮筋扎紧并用电吹风吹一吹使扎紧处保鲜膜抱紧引线。（此处防水实际上是双保险，保鲜膜一旦漏水摄像头也不会损坏，因线路板已被玻璃胶胶住） 2）将5角硬币放入玻璃水槽中，然后向玻璃水槽中加一定的水（大约15cm深） 3）将改装好的摄像头与电脑相连后放入水中，调整好位置，让5角硬币上反射光线经水面全反射后进入摄像头中，我们可从电脑屏幕上看到5角硬币的像。 1.3 思维发散 人在水下直接看水下的东西是什么样子、人在水下抬头往天上看又是什么样子？以上两个实验让老师带学生去做难度很大，但我可以用摄像头代替眼睛，将图像显示在屏幕上让学生看。 2 光的折射演示实验改进 2.1 基本仪器 5角硬币一枚、玻璃水槽一个、普通摄像头一个、电脑、投影仪。 2.2 传统的演示模式 教师把玻璃水槽放在讲台上，在玻璃槽中放一枚硬币，叫一位同学上讲台站在水槽前，适当改变头部位置，使眼睛恰好看不到硬币，然后保持眼睛和槽的位置不变，另一同学慢慢向玻璃水槽中倒水，随着水面的升高，该学生能观察到的现象是：发现硬币好象升高了，本来看不见的硬币慢慢进入该同学视线。 该演示实验的弊端主要是：一位或几位同学上讲台做实验，其他同学坐在座位上当观众，但看不到实验现象，只能听老师或同学讲解所看到的实验现象，这种方式是达不到实验应有的目的，也很难引起班级其他学生的共鸣。 2.3 解决方案 用摄像头代替人的眼睛，摄像头将摄入的信息通过投影仪投射到屏幕上，让全班同学观看。具体操作的方法是：将摄像头通过电脑与投影仪连接，用摄像头对准玻璃水槽，移动硬币使硬币反射的光线刚好不能进入摄像头，然后请一位同学将水慢慢倒入玻璃水槽。全班同学坐在座位上通过屏幕可以清楚的看到硬币逐渐显露出来。 2.4 笔者体会 1）用摄像头将信息输入计算机大大提高了可视度，且高度保真； 2）用摄像头代替人的眼睛，给同学们灵活使用仪器提供了范例，用活生生的例子告诉同学们很多电子元器件的功能不是一成不变的，而是可以开动脑筋，挖掘出仪器的应有功能； 3）用眼睛直接看，人的头部可能会动，用摄像头代替人的眼睛克服了人头部可能稍微晃动的缺点。 3 证明折射光线也是可逆的 3.1 实验设计思路 我们给学生讲课时讲到：光线是可逆的，光线在空气中可逆很好证明，但光线发生折射时还可逆吗？能不能证明？将实验2中的硬币与摄像头换一个位置，不就可以证明折射光线也是可逆的吗？ 3.2 基本仪器 以上实验（1）、实验（2）中的所有仪器。 3.3 具体操作 将摄像头通过电脑与投影仪连接，将摄像头放入玻璃水槽，移动上方硬币使硬币反射的光线刚好不能进入摄像头，然后请一位同学将水慢慢倒入玻璃水槽，通过屏幕可以清楚的看到硬币逐渐出现在屏幕上。 本实验除了说明了折射光路可逆外，还说明了人在水中抬头往上看时视野会变大。 4 小结 几何光学是高中物理的重点内容,也是许多现代科技的基础知识，做好光学演示实验是理解和掌握全反射、折射规律的重要环节，但有很多光学演示实验可视度不高，这样大大影响了学生的学习，用摄像头代替人的眼睛有效克服了这一难点，同时也大大提高了学生学习的兴趣。 在复杂的外界环境中,悬浮于空气中的颗粒物如灰尘、尘埃等会沉积在光学镜面上污染表面,进而影响光学镜面的散射特性[10]。对于光学系统中镜面的污染容限问题,分析镜面污染颗粒对系统散射特性的影响也是极其重要的。文中采用微分散射测量法并结合米氏散射理论[11]和BRDF理论来研究光学镜面污染颗粒的散射特性,实验中利用光束质量分析仪(Duma Optronics LTD,Beam On-IR1550)来分析光束的散射特性。 1散射理论 光学系统中元件表面的散射由双向反射分布函数(BRDF)来描述。镜面的散射由干净镜面的散射和镜面污染物产生的散射两部分组成。总的双向反射分布函数(BRDF)可以认为是这两部分之和,如下式 式中,下标‘m’和‘p’分别表示洁净镜面产生的BRDF和镜面污染物产生的BRDF。 根据米氏散射理论[11],镜面污染颗粒产生的散射的辐射强度可以描述为 这里,i1和i2为强度函数,其表达式分别为 其中,an和bn为米氏散射系数;pn和 τn为与散射角有关的米散射角度函数[12]。 若散射平面为y-z平面,则f = 90°,式(2)、式(3) 可改为 式(6)定义了自由空间中由极化辐射照射球状颗粒所产生的散射能量,由此可以定义散射颗粒的BRDF为 上式中D为沉积在镜面上的散射颗粒密度;θr为在散射平面内以镜面法线为参考线的反射角;而在实验测量中BRDF可以被定义为 式中,C为系统校正值;ρ为镜面的反射率;Vs为散射光强度;Vr为入射光强度。 2微分散射测量装置 图1测量装置由波长为0.532 μm的半导体激光器、旋转支架、光束质量分析仪(Duma Optronics Ltd.)、计算机软件组成。在激光照射到样品之前先通过一个直径为5 mm的孔径,用于限制光束;将待测样品放置在标有刻度的旋转支架上,通过旋转支架可以改变光的入射角度。图像大小为720×576像素,水平和垂直方向的分辨率均为8.3 μm/pixel,实验中最小入射角度约为10°。光斑特征利用光束质量分析软件进行分析。 3镜面散射特性分析 为了检测光学系统中镜面污染对系统性能的影响,下面对洁净镜面和颗粒污染镜面的散射特性分别进行了分析。 3.1洁净镜面 图2给出了利用光束质量分析仪测量洁净镜面的镜向散斑图像,图像水平和垂直方向上不同像素点的BRDF值。从图中可以看出,无论是水平方向,还是垂直方向,不同入射角下散斑图像的中心变化较小,边缘波动较大,且垂直方向波动比水平方向波动更大;各曲线的峰值都在同一个数量级, 不同曲线之间的差值较小。当入射角分别为10°、 30° 和60° 时,水平方向上测量的标准差分别为0.001 9、0.001 99、0.002,而垂直方向上测量的标准差分别为0.002 12、0.002 18、0.002 23;可知入射角越大,水平和垂直方向的BRDF值越分散,波动越大。 3.2颗粒污染镜面 为了检测镜面污染颗粒对光散射特性的影响, 将干净的镜面暴露在室内不同时间,让灰尘自由随意地沉积在镜面上,利用电子扫描镜观察污染镜面,得到镜面上污染颗粒的分布情况,如表1和图3所示。三个污染镜面的平均颗粒尺寸相同,镜面2相较于镜面1和镜面3有大尺寸颗粒,且镜面2的其他尺寸颗粒数量与镜面1相同;而镜面3的颗粒数量不同于其他两个镜面的颗粒数量。 不同颗粒污染镜面镜向BRDF分布如图4所示。从图中可以看出,无论是水平方向,还是垂直方向,不同入射角下不同污染镜面散斑图像的中心变化较小,边缘波动较大,且垂直方向波动比水平方向波动更大;颗粒尺寸越大,颗粒数量越多, BRDF值波动越大。各曲线的峰值都在同一个数量级,不同曲线之间的差值较小,这可能是由于CCD的分辨率还不够高,无法检测到污染镜面微小的变化。当入射角为60°时,水平方向上污染镜面2与污染镜面1的BRDF比值为0.918 9,污染镜面1与污染镜面3的BRDF比值为0.698 1;而垂直方向上污染镜面2与污染镜面1的BRDF比值为0.701 3,污染镜面1与污染镜面3的BRDF比值为0.885 1;可知不同污染镜面水平和垂直方向的BRDF比值相差较大, 颗粒尺寸越大,颗粒数量越多,镜面散射越严重。 4结论 暴露在空气中的光学镜面会被空气中的灰尘、 尘埃等颗粒污染,这会严重影响光学镜面的散射特性,甚至会缩短光学系统的寿命。利用光束质量分析仪并结合米氏理论和双向反射分布函数(BRDF) 对不同颗粒污染镜面的散射特性进行了研究。研究结果表明,污染颗粒会加重镜面的杂散射,进而影响微弱信号的提取和分析,因此在实际工作中要尽可能地使光学镜面洁净无污染。 摘要：为了研究污染颗粒对光学系统镜面散射的影响,将光学镜面暴露在室内,得到三种不同污染程度的镜面,利用电子显微镜表征三种污染镜面的颗粒分布。使用光束质量分析仪采集洁净镜面和三种不同颗粒污染镜面的镜向散斑图像,结合双向反射分布函数(BRDF)对其从水平和垂直方向进行分析。研究结果表明,不同入射角下,颗粒污染镜面的镜向BRDF值都在同一个数量级;从水平和垂直方向分析,颗粒尺寸越大,颗粒数量越多,镜向BRDF的中心变化较小,边缘起伏较大,镜面散射越严重。6.西安交通大学光学扳手实验报告 篇六
7.光学实验项目 篇七
8.光学实验教学改革的探索与实践 篇八
9.光学实验项目 篇九
10.特色课程项目实验方案 篇十
11.巧用普通摄像头做好光学演示实验 篇十一
12.光学实验项目 篇十二