信息光學(xué)在物理光學(xué)中的應(yīng)用探索

胡星月

【摘要】信息光學(xué)是物理光學(xué)中的領(lǐng)軍學(xué)科，信息光學(xué)是在應(yīng)用光學(xué)、信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)整合起來共同發(fā)展的一門新型光學(xué)學(xué)科，信息光學(xué)也是當(dāng)代信息科學(xué)中的一個(gè)主要組成，筆者在本文根據(jù)目前信息光學(xué)的物理特性，根據(jù)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中信息光學(xué)教學(xué)的依據(jù)，由于《信息光學(xué)》的理論知識(shí)難以理解、實(shí)驗(yàn)操作標(biāo)準(zhǔn)要求過高，數(shù)學(xué)公式過于繁瑣的特性，本文根據(jù)教師教師設(shè)定合理的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)仿真光學(xué)實(shí)驗(yàn)的輔助支持，整合校內(nèi)校外以及互聯(lián)網(wǎng)的資源讓學(xué)生在信息光學(xué)在應(yīng)用物理中進(jìn)行探索與思考。

【關(guān)鍵詞】信息光學(xué);物理光學(xué);應(yīng)用;探索

全球經(jīng)濟(jì)一體化的不停發(fā)展中，信息是當(dāng)代社會(huì)中起著很重要的作用，信息將會(huì)替代能源和物質(zhì)成為人類創(chuàng)新制造財(cái)富的重要途徑。信息科學(xué)和信息技術(shù)息息相關(guān)，不可分割。近些年來，光電信息的快速發(fā)展，在當(dāng)代科學(xué)研究與社會(huì)發(fā)展中的各個(gè)領(lǐng)域都占領(lǐng)了重要的位置。光信息是信息時(shí)代不停發(fā)展的產(chǎn)物，光信息被人們廣泛的應(yīng)用在全息信息儲(chǔ)存和光纖通信以及光信息的儲(chǔ)存等涉及的范圍很廣，光信息帶動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)發(fā)展的不斷前進(jìn)的步伐。信息光學(xué)是光信息的主要組成部分，是光學(xué)中的領(lǐng)軍學(xué)科，信息光學(xué)是在應(yīng)用光學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)重合起來共同發(fā)展的一門新型學(xué)科，又是當(dāng)代信息科學(xué)中的一個(gè)主要組成。信息光學(xué)提高了光纖通信和光電子學(xué)以及應(yīng)用和圖像科學(xué)的進(jìn)步。筆者通過本文對(duì)信息光學(xué)在物理中的應(yīng)用做了以下幾個(gè)方面的探索與思考。

1. 信息光學(xué)在應(yīng)用物理教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

在開展《信息光學(xué)》這門課程以前，應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生就已經(jīng)對(duì)與光學(xué)有關(guān)的物理內(nèi)容例如光學(xué)中的光的衍射和光的干涉有關(guān)光學(xué)的物理知識(shí)，以及光學(xué)儀器的基本原理、光的散射和光的吸收等光學(xué)內(nèi)容，在學(xué)習(xí)這門課程中，學(xué)生已經(jīng)初步的了解了現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容，針對(duì)信息光學(xué)中的傳遞函數(shù)、全息和信息處理以及標(biāo)量衍射的認(rèn)知程度很少，更加沒有聽過傅里葉變換、光學(xué)小波變換和阿達(dá)瑪變換這些信息光學(xué)內(nèi)容更了。通過以上所說的信息光學(xué)知識(shí)內(nèi)容，教師應(yīng)該在設(shè)定教學(xué)內(nèi)容時(shí)，確?；纠碚撝R(shí)的同時(shí)也要將理論知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合，與此同時(shí)還要顧及到理論和技術(shù)在目前的發(fā)展?fàn)顩r，讓學(xué)生在應(yīng)用物理學(xué)科中產(chǎn)生對(duì)光電信息的興趣感。在教師講解信息光學(xué)的起初，要涉及到關(guān)于二維線性系統(tǒng)的表面知識(shí)內(nèi)容，例如三角函數(shù)和矩形函數(shù)以及符號(hào)函數(shù)等等。教師應(yīng)該著重講解應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生所不熟悉的運(yùn)算，例如卷積和相關(guān)運(yùn)算和傅里葉變換。教師通過詳盡的講解光學(xué)成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)讓學(xué)生能夠熟悉信息光學(xué)基本內(nèi)容。教師也應(yīng)該與其他的科研人員進(jìn)行研究，對(duì)學(xué)生講解光學(xué)全息和空間濾波以及計(jì)算全息等相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生能夠知道信息光學(xué)在現(xiàn)代科技中能起到的作用都有哪些，通過學(xué)習(xí)這些知識(shí)內(nèi)容能夠讓學(xué)生對(duì)光電信息能夠基本了解。讓學(xué)生對(duì)科研能夠通過信息光學(xué)的學(xué)習(xí)能夠打開學(xué)生通過物理概念轉(zhuǎn)移到建立數(shù)學(xué)模型然后編輯計(jì)算機(jī)程序最后到具體實(shí)驗(yàn)論證的思路。

2. 建立學(xué)校的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

信息光學(xué)課程的具體概述很抽象化，要求學(xué)生們要具備一定的邏輯推理能力，在信息光學(xué)的教學(xué)中教師不要只是為講解為主要課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生沒有的實(shí)驗(yàn)操作，這樣就會(huì)使在應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生們對(duì)信息光學(xué)的理解和掌握程度不夠深刻，甚至?xí)?duì)學(xué)習(xí)信息光學(xué)產(chǎn)生厭倦的心理，教師的教學(xué)成果也達(dá)不到預(yù)期的效果，所以教師應(yīng)該增加教學(xué)中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，但是由于應(yīng)用物理這個(gè)專業(yè)中有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，沒有足夠的實(shí)驗(yàn)器材這些因素造成的實(shí)驗(yàn)操作受到很大的局限性，教師應(yīng)該選擇一些較為經(jīng)典的光信息實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。可以利用一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材讓學(xué)生制作相對(duì)容易的實(shí)驗(yàn)操作，例如阿貝成像原理和空間濾波以及全息光柵制作及其特性這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行操作，通過學(xué)生的親自實(shí)驗(yàn)操作，教師講解的理論知識(shí)就能輕松的掌握，在通過實(shí)驗(yàn)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的學(xué)生也能對(duì)信息光學(xué)產(chǎn)生興趣感，讓學(xué)生喜愛學(xué)習(xí)信息光學(xué)。光電類的實(shí)驗(yàn)操作能讓學(xué)生直接的應(yīng)用到日常生活中，與學(xué)習(xí)純物理學(xué)來說更具備實(shí)用實(shí)用價(jià)值。

3. 教師應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)操作

在信息光學(xué)應(yīng)用物理中實(shí)驗(yàn)操作受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的影響，通過單純的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是不能夠讓學(xué)生深刻理解和掌握信息光學(xué)內(nèi)容的，除此之外針對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作要求非常嚴(yán)格，學(xué)生們也很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。所以教師可以通過計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生能夠通過計(jì)算機(jī)仿真光學(xué)實(shí)驗(yàn)更加直觀的了解到實(shí)驗(yàn)的成果，從而很好的消化理論知識(shí)，還能夠成功解決信息光學(xué)中的一些抽象難題。運(yùn)用數(shù)值模擬計(jì)算能夠讓學(xué)生清晰的理解信息官學(xué)中的不能通過教師描述的和抽象的物理現(xiàn)象都能夠直觀的展現(xiàn)出來，通過計(jì)算機(jī)仿真光學(xué)實(shí)驗(yàn)將抽象轉(zhuǎn)化為形象，清楚的直觀展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，讓學(xué)生能夠一目了然掌握理論知識(shí)內(nèi)容。

4. 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，教師設(shè)定合理的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)仿真光學(xué)實(shí)驗(yàn)的輔助支持，整合校內(nèi)校外以及互聯(lián)網(wǎng)的資源讓學(xué)生在信息光學(xué)在應(yīng)用物理中進(jìn)行探索與思考。有關(guān)部門應(yīng)該要進(jìn)行應(yīng)用物理在光學(xué)類的教學(xué)整改，從而提升學(xué)生在光電類專業(yè)的就業(yè)情況，培養(yǎng)更多的光電專業(yè)人才，為我國(guó)的科技發(fā)展做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王仕璠，劉藝. 《信息光學(xué)》課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10（06）：42-43+143.

[2]孫文卿，王軍，吳泉英. 信息光學(xué)成像仿真與演示實(shí)驗(yàn)[J]. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2018，31（04）：65-68.

[3]紀(jì)運(yùn)景，楊慶，沈中華，祁景. 信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式探索[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011，9（01）：80-81+149.