虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用探討

李威

摘 要：隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在我國(guó)的教育方面如何更好地提高教育質(zhì)量，并且利用不同的技術(shù)達(dá)成光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)效果，已經(jīng)成為了很多人員目前所思考的問(wèn)題之一。特別是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中能夠提高實(shí)驗(yàn)的整體研究效果，并且培養(yǎng)學(xué)生的研究能力以及綜合素質(zhì)。但是從目前的實(shí)際發(fā)展而言，如何將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，仍舊存在著很多問(wèn)題。本文的主要目的就是針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解決，更好的將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；光學(xué)實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用探討

引言

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其主要指的是人們借助計(jì)算機(jī)技術(shù)以及相關(guān)的硬件設(shè)備來(lái)構(gòu)建的虛擬幻境，其中幻境是通過(guò)人們的視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等等不同的感覺(jué)進(jìn)而覺(jué)知到的東西。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也可以說(shuō)是由三維交互式計(jì)算而生成的模型，這種模型可以模擬現(xiàn)實(shí)生活。為人們的發(fā)展以及科學(xué)研究帶來(lái)更多的積極影響，當(dāng)前利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)與多種學(xué)科進(jìn)行融合，并且取得了相對(duì)于不錯(cuò)的成果，無(wú)論是在心理學(xué)、控制學(xué)或者是數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，都應(yīng)用了這種技術(shù)來(lái)不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立光學(xué)實(shí)驗(yàn)的仿真系統(tǒng)，無(wú)論是學(xué)生或者是教師，都可以在這一系統(tǒng)內(nèi)完成不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和傳統(tǒng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)不同，在以往的光學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)器具的磨損、摔壞等等不同的情況，這些情況都會(huì)造成資金的損害，而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所存在的光學(xué)器件，這不會(huì)出現(xiàn)磨損或者摔壞的情況，這些情況都更加有利于光學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造和發(fā)展，同時(shí)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還能夠在進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，從創(chuàng)造一個(gè)更加真實(shí)的實(shí)驗(yàn)條件，比如說(shuō)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中最經(jīng)常需要的按時(shí)條件。以往在進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)遇到很多抽象化的實(shí)驗(yàn)，這些抽象化的實(shí)驗(yàn)難以讓學(xué)習(xí)者快速的看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更難以讓學(xué)習(xí)者快速地完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)所應(yīng)該得到的知識(shí)，而利用光學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，則可以把相對(duì)于抽象且復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單化，這種方式不僅僅能夠讓學(xué)習(xí)找快速地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且能夠快速的獲得實(shí)驗(yàn)知識(shí)。通過(guò)在光學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中所出現(xiàn)的虛擬光學(xué)器來(lái)進(jìn)行實(shí)踐操作，能夠提高學(xué)生在學(xué)習(xí)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中其操作的能力。在利用光學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后所生成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及處理數(shù)據(jù)及誤差相對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)更小，并且能夠自動(dòng)進(jìn)行誤差分析，凈生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，能夠減少人們所需完成的工作量，并且提高實(shí)驗(yàn)的實(shí)際效率?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)所完成的光學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不僅僅具有操作簡(jiǎn)便，且實(shí)驗(yàn)效果相對(duì)逼真的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)利用這一方式還能夠促進(jìn)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，以及鍛煉學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，其自身的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及具體應(yīng)用

在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，可以利用所給予的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，清楚地觀察到在實(shí)際光學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用到的所有不同分光計(jì)以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器，在這種環(huán)境下，作為實(shí)驗(yàn)的工作人員可以通過(guò)不同的方式無(wú)限制地接近光學(xué)儀器，并且完成操作。同時(shí)作為實(shí)驗(yàn)人員還可以對(duì)光學(xué)儀器進(jìn)行實(shí)際拆卸以及組裝，加速實(shí)驗(yàn)人員對(duì)于光學(xué)儀器的了解和認(rèn)知，這種方式能夠快速提高實(shí)驗(yàn)人員對(duì)于光學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的深入研究。在傳統(tǒng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，存在的最嚴(yán)重的問(wèn)題之一就是很多實(shí)驗(yàn)者對(duì)于光學(xué)儀器的各個(gè)部件并不夠了解，進(jìn)而導(dǎo)致在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)失誤，而利用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，則可以對(duì)于光學(xué)儀器進(jìn)行非常準(zhǔn)確的了解，并且對(duì)于不同的零件進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)到不同的零件在這一實(shí)驗(yàn)中所起到的作用。同時(shí)在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)人員還可以通過(guò)對(duì)反光鏡的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)分光計(jì)，望遠(yuǎn)鏡筒與平行光管的共軸調(diào)節(jié)，這種方式能夠讓實(shí)驗(yàn)人員看到更多的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且還可以同時(shí)進(jìn)行其他操作，可以達(dá)成光學(xué)實(shí)驗(yàn)的不斷創(chuàng)新，甚至發(fā)現(xiàn)到其他以往難以發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這對(duì)于光學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展而言十分重要。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)效果

以往在進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備本身的價(jià)格過(guò)貴，或者實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地以及教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足等等不同的情況，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)難以快速且有效的完成，甚至導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)都只僅僅是利用多媒體或者是利用書本進(jìn)行分析，這些問(wèn)題都導(dǎo)致了我國(guó)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中難以進(jìn)行更多的創(chuàng)新，并且得到更多的研究成果。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以改變這一問(wèn)題。在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，最大的優(yōu)點(diǎn)就是不再局限實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的方式以及實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即使是在家里，同樣可以完成各種不同的實(shí)驗(yàn)，并且給人帶來(lái)非常真實(shí)的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)者能夠?qū)εc實(shí)驗(yàn)內(nèi)容理解得更加透徹，同時(shí)發(fā)現(xiàn)更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在光學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還出現(xiàn)了另外一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，就是有些實(shí)驗(yàn)因?yàn)槠浔旧砭哂形ｋU(xiǎn)性或者其他因素難以進(jìn)行攻克，而利用虛擬學(xué)技術(shù)則可以改變這一問(wèn)題，因?yàn)樘摂M實(shí)驗(yàn)技術(shù)不會(huì)對(duì)人體造成實(shí)際的傷害，并且能夠幫助人們完成這些本來(lái)難以實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)我們以往沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的科學(xué)現(xiàn)象，為光學(xué)實(shí)驗(yàn)的突破以及創(chuàng)新做出新的貢獻(xiàn)。在實(shí)際利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，還能夠?qū)鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)中的各種不同現(xiàn)象進(jìn)行多次分析，保證數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，為我國(guó)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究提供更加堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在研究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，建立一個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的仿真系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不僅僅能夠位于實(shí)驗(yàn)提供更多的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)也可以保證實(shí)驗(yàn)者在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，不受到時(shí)間以及地點(diǎn)的限制，來(lái)幫助實(shí)驗(yàn)者更加快速的提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)效率，同時(shí)也能夠有效地減少實(shí)驗(yàn)在使用的過(guò)程中其運(yùn)營(yíng)成本的資金。隨著社會(huì)的發(fā)展以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷提高利用這一技術(shù)不僅僅能夠?yàn)楣鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)起到一個(gè)輔助作用，同時(shí)也是光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)以及改革的過(guò)程中一個(gè)重要方向，這對(duì)于我國(guó)光學(xué)實(shí)驗(yàn)研究有著非常大的應(yīng)用價(jià)值以及發(fā)展前景，能夠?yàn)槲覈?guó)光學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)更多更加積極的創(chuàng)新力量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔海瑛，韓志友，任艷東，楊瑞.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2017（01）：39-40+44.

[2] 范瑞明.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].蘭州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，29（01）：135-136.