從教學(xué)的角度探析物理光學(xué)的應(yīng)用

劉嘉洲

(廈門大學(xué)，福建 廈門 361005)

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從教學(xué)的角度探析物理光學(xué)的應(yīng)用

劉嘉洲

(廈門大學(xué)，福建 廈門 361005)

摘要：由于在大學(xué)教學(xué)過程中關(guān)于光學(xué)物理方面的知識(shí)過于分散，公式眾多，針對(duì)的物理量繁雜，會(huì)造成在研究的過程中出現(xiàn)大量的困惑，本文主要通過分析當(dāng)前物理光學(xué)的現(xiàn)狀，并針對(duì)物理光學(xué)教育現(xiàn)狀展開探索和思考，以便實(shí)現(xiàn)物理光學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用，為日后物理光學(xué)的學(xué)習(xí)提供有利的幫助。

關(guān)鍵詞：物理光學(xué)；教學(xué)；角度

1引言

物理作為探索物質(zhì)真知的代名詞，其在科學(xué)領(lǐng)域有著十分穩(wěn)固的地位，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)物理的認(rèn)識(shí)和研究也在不斷加深，這對(duì)我國(guó)物理研究進(jìn)程的推進(jìn)有著很大的幫助。在自然學(xué)科中，物理學(xué)起著引領(lǐng)作用，物理學(xué)中包含的物理基礎(chǔ)知識(shí)、定理、自然規(guī)律以及采用的物理研究方法等不僅給教師對(duì)其他學(xué)科的教學(xué)帶來便利，還對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來積極影響。

2物理光學(xué)現(xiàn)狀

物理光學(xué)不僅涉及經(jīng)典光學(xué)，還涵蓋了現(xiàn)代光學(xué)的大部分內(nèi)容，主要包括了光的基本性質(zhì)以及衍射、色散、吸收以及散射等內(nèi)容。物理光學(xué)教學(xué)的主要目的是幫助學(xué)生掌握更多關(guān)于光的重要知識(shí)，學(xué)會(huì)利用光的干涉、偏振以及衍射等原理解決其他問題，同時(shí)為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)，如：光線通信以及信息光學(xué)等課程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

隨著物理光學(xué)在現(xiàn)代科技中的作用逐漸增大，國(guó)家教育部門加大了對(duì)物理光學(xué)的教學(xué)力度，但在物理光學(xué)教學(xué)的過程中存在一些問題，不斷影響著物理光學(xué)的發(fā)展。如：(1)物理光學(xué)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際光學(xué)應(yīng)用不匹配?，F(xiàn)階段的物理光學(xué)應(yīng)用不僅僅涉及到視光學(xué)、測(cè)量以及加工等方面，隨著科技的發(fā)展逐漸滲透到與國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及百姓的生活中。但是在物理光學(xué)教學(xué)中，整個(gè)教學(xué)內(nèi)容基本沒有進(jìn)行相應(yīng)的更新，物理光學(xué)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用的光學(xué)嚴(yán)重脫軌，同時(shí)學(xué)生也無法通過教科書中的內(nèi)容真正了解到生活中的光學(xué)技術(shù)。(2)光學(xué)教學(xué)內(nèi)容受到限制。從高等院校來看，物理專業(yè)的光學(xué)教學(xué)一般會(huì)較全面地講述光學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容涉及面廣。而對(duì)于非物理專業(yè)而言，教師在安排教學(xué)內(nèi)容時(shí)一般會(huì)按照本專業(yè)中涉及光學(xué)內(nèi)容的多少作為標(biāo)準(zhǔn)，涉及到較多部分的光學(xué)內(nèi)容注重講解，而與本專業(yè)學(xué)生在今后工作中很少甚至不會(huì)涉及的光學(xué)內(nèi)容則一筆帶過，甚至直接就刪除。這種具有側(cè)重性的教學(xué)內(nèi)容安排會(huì)極大地限制學(xué)生們對(duì)物理光學(xué)知識(shí)的認(rèn)知。(3)光學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)目的出現(xiàn)分歧。絕大多數(shù)學(xué)校都出現(xiàn)了這種現(xiàn)象：學(xué)生十分注重與物理光學(xué)課程期末考試時(shí)涉及的內(nèi)容，而對(duì)于其他不在考試范圍內(nèi)的光學(xué)內(nèi)容直接忽略，其學(xué)習(xí)物理光學(xué)知識(shí)的主要目的是完成該課程的考核，并不是自己主動(dòng)去了解物理光學(xué)，這種現(xiàn)象會(huì)直接降低學(xué)生對(duì)光學(xué)知識(shí)的興趣。

3物理光學(xué)教育的探索與思考

學(xué)生對(duì)物理光學(xué)現(xiàn)象具體含義的理解程度直接影響其在今后對(duì)物理光學(xué)的學(xué)習(xí)，所以物理教師在教學(xué)的過程中不僅要讓學(xué)生牢記物理公式，還要在此基礎(chǔ)上真正理解物理現(xiàn)象以及公式的具體意義。例如光學(xué)中的等傾干涉——分振幅法，如公式1所初示

公式1

要想真正理解該公式的含義，必須理解光的入射以及折射原理，畫出正確的光路圖等。加強(qiáng)物理光學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，來幫助學(xué)生有效掌握光學(xué)知識(shí)。例如在學(xué)習(xí)光的衍射與干涉時(shí)，可以通過二者之間的某種聯(lián)系加以區(qū)分，二者的本質(zhì)基本相同，但是在光波疊加的方法上有所區(qū)別，簡(jiǎn)單來說干涉是把分立的相干光源的光波進(jìn)行疊加，而衍射是將連續(xù)分布的相干光源的光波進(jìn)行疊加。所以只要真正理解光波疊加的方法，就會(huì)很容易區(qū)分干涉以及衍射。

4物理光學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用

4.1實(shí)驗(yàn)室-教室一體化應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)室-教室一體化是直接以實(shí)驗(yàn)室作為教室，在實(shí)驗(yàn)室中通過實(shí)驗(yàn)的具體操作進(jìn)行授課的一種方法，這種應(yīng)用是有效地將理論與實(shí)踐結(jié)合的具體體現(xiàn)。與其他實(shí)驗(yàn)有所不同的是，光學(xué)實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果不僅取決于實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)條件，還決定于實(shí)驗(yàn)調(diào)試參數(shù)，通過這些實(shí)驗(yàn)的具體操作，學(xué)生能夠很快掌握實(shí)驗(yàn)的步驟以及原理，相較于理論光學(xué)圖像以及公式，實(shí)驗(yàn)可以給學(xué)生帶來最直觀的視覺沖擊。與其他學(xué)科相比，物理光學(xué)對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力、理解以及記憶能力要求更高，而對(duì)這些能力明顯較低的學(xué)生來說，物理光學(xué)的學(xué)習(xí)難度更大，而實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈浹a(bǔ)這一不足，通過實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生的記憶，幫助其理解枯燥難懂的光學(xué)知識(shí)。

4.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在物理光學(xué)中的應(yīng)用主要是將光學(xué)教學(xué)內(nèi)容以虛擬環(huán)境展現(xiàn)出來的一種技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅方便了學(xué)生學(xué)習(xí)，還能幫助學(xué)生積極參加這種學(xué)習(xí)氛圍中，這種技術(shù)還能夠給學(xué)生提供練習(xí)甚至是模擬的虛擬空間，正確引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)知識(shí)。仿真技術(shù)可以使抽象的物理光學(xué)知識(shí)具體化，還可以代替教師進(jìn)行光學(xué)知識(shí)的演示，整個(gè)演示過程以及光學(xué)現(xiàn)象可視化，幫助學(xué)生的理解。例如：在演示光的干涉以及衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過調(diào)整光的波長(zhǎng)以及縫寬兩個(gè)參數(shù)得到不同的圖樣，這種實(shí)驗(yàn)演示給學(xué)生以最直觀的感受，打破了傳統(tǒng)的物理光學(xué)教學(xué)方式，帶來更理想的光學(xué)教學(xué)效果。

5結(jié)語

物理光學(xué)散亂以及繁雜的知識(shí)要求學(xué)生具有較強(qiáng)的思維想象能力以及應(yīng)用能力，針對(duì)這一特點(diǎn)，需要制定關(guān)于學(xué)生如何學(xué)習(xí)物理光學(xué)的具體方法，通過高新科技的應(yīng)用盡可能將抽象的光學(xué)知識(shí)以具體化的形式展現(xiàn)給學(xué)生，來提高物理光學(xué)的教學(xué)效果。

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作者簡(jiǎn)介：劉嘉洲(1991-)，男，漢，陜西，碩士，廈門大學(xué)，研究方向：光學(xué)方向。

中圖分類號(hào)：G426

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)14-0176-01