光學教學中知識擴展的探索

1、光學教學中知識擴展的探究光學教學中知識擴展的探究一、前論文聯盟.Ll.言光學作為物理學的一門根底學科，在幫助本科物理類專業(yè)學生知識框架的構建過程中有著極其重要的作用，光學在現代物理學已經成為開展最快的一門學科。然而長期以來，該課程的教學總是以傳統(tǒng)的幾何光學、波動光學為主，現代光學局部和最新光學開展雖然在一些教材中有所表達，但涉及面不廣，學生對光學課程學習的評價為內容陳舊、與實際有所脫離。光學課程沒有其他普通物理課程的后續(xù)課程，導致物理類專業(yè)本科生在大學期間對現代光學方面的知識框架不夠完善。本文針對目前光學課程中缺少現代光學內容的問題進展了討論，提出了教學中知識擴展的方法和原那么，并結合實例進展

2、了闡述。二、適當精簡傳統(tǒng)光學局部目前大局部高校光學課程的課時安排緊湊，老師沒有非常充足的時間去講解，故而需要對傳統(tǒng)光學局部進展適當的精簡，在保證根本內容的前提下，壓縮和刪除根底光學中的非主體局部、與其他學科重復的局部和內容過時陳舊的內容。對于刪除局部，可以適當講解其根本概念和應用，以便學生需要時方便查詢。傳統(tǒng)光學局部在進展精簡的同時，應當加強傳統(tǒng)局部的教學內容的系統(tǒng)性，內容上應當增加各章節(jié)知識本身的內在規(guī)律性及互相聯絡。例如教材，幾何光學中應當以費馬原理作為光線光學的理論根底去分析或追究光線徑跡；從波動光學目光看，光線反映了光能流的傳播道路；以疊加原理為主線貫穿整個波動光學，干預、衍射、偏振均

3、可看作不同條件下波的疊加結果。注重課程內容的條理化，雖然波動光學和幾何光學看似聯絡不非常嚴密，但是自始至終都離不開的兩個概念就是光程和相位差，所以在整個根底光學局部的教學中要始終貫穿這兩個根本概念使教學內容渾然一體。三、結合課程，適當擴展在光學課程中，擴展現代光學的內容，不能為了現代光學局部的系統(tǒng)性和完好性而將所有現代光學的局部納入光學課程的教學中來，而是要有所選擇，并根據光學課程的內容進展擴展。在光學根本內容的根底上，講解某種光學器件應用的研究和進一步的開展、光的某種特性的應用等。內容擴展要與光學課程中的根本知識相協(xié)調，不能盲目將現代光學知識加塞到根底光學課程中。擴展的內容要認真統(tǒng)籌，合理規(guī)

4、劃。首先，擴展的現代光學知識要具有熱點性。根據當今時代光學研究的熱點精心選擇，這就要求老師在教學同時，加大對當今光學開展潮流的準確把握，對老師根本才能等就有了較高要求。由于光學的開展非常迅猛，故而每年的擴展知識點可以根據實際情況有一定的變化。其次，擴展內容不宜過難。短時間將難度較大的知識傳授給學生會導致學生無法消化理解，學習興趣降低。應根據不同高校本科生的詳細情況而設定，不宜將難度過大、理論推導較多的知識點作為擴展內容。最后，擴展內容不宜過多。近些年來，由于以進步學生綜合才能的其他課程課時量逐漸增多，作為物理學類專業(yè)本科生根底課程的光學課程課時量有一定的減少，在本不充足的課時中參加過多的擴展知

5、識，會增加學生壓力，易導致其厭學。四、堅持引導而不展開的根本原那么現代光學中的一些結論，需要較復雜的數學推理過程，局部數學理論知識較深較難，對于低年級物理類本科生學習難度大，不宜過多講解。在時間上，由于該課程的課時量講解全部光學內容已經不夠充足，沒有留給老師過多的時間進展知識擴展。因此，在光學課程中對現代光學局部的擴展應堅持引導學生學習而不深化展開的根本原那么。擴展內容應當以現代光學的根本知識點、根本原理和思路、應用及將來開展方向、面臨需要解決的問題等方面為主要擴展內容，而對知識點中的根本公式的推導不予講解，但可以引導有興趣和學有余力的學生自行學習。在擴展局部老師可以以科學普及的方式對學生講解

6、。五、擴展實例論文聯盟.Ll.根據課程的實際教學內容，適時地引入擴展實例，本文以教材為例，介紹在光學課程教學過程中如何引入擴展知識。1.光柵尺的引入教材在第二章第8節(jié)內容中講解了光柵的根本特性，可以在此根底上，引入莫爾效應及其應用光柵尺。人們將兩組條紋疊加在一起所產生的圖形稱為莫爾條紋。在光柵挪動過程中，莫爾條紋的個數與光柵挪動間隔 有關，通過計算莫爾條紋的個數可以得到光柵挪動的間隔 。2.光纖通信的引入教材在第三章第4節(jié)中講述了光學纖維的根本內容，可以在此根底上擴展光纖通信的知識及光孤子方面的研究成果。光纖通信即光導纖維通信，就是利用廣島纖維傳輸信號，以實現信息傳遞的一種通信形式。可以把光纖

7、通信看作是以光導纖維為傳輸媒介的有線光通信。光纖通信具有在單位時間內能傳輸的信息量大、建立費用低、體積孝重量輕、金屬少、抗電磁干擾才能強、抗輻射性強、保密性好、頻帶寬，抗干擾性好等優(yōu)點。光纖通信難以解決的兩個問題是能量損耗和色散，光孤子的非線性效應可以和色散效應相抵消，使脈寬根本保持不變。困難是如何補充能量。3.光鑷的引入教材在第七章講述了光的量子性，光子是有質量的粒子。此處可以引入光鑷的概念。光鑷又稱單光束粒子阱，是在1969年以來關于光與微粒子互相作用實驗的根底上于1986年創(chuàng)造的。單光束粒子阱本質上是光輻射壓梯度力阱，是基于散射力和輻射壓梯度力互相作用而形成的可以網羅住整個米氏和瑞利散射

8、范圍粒子的勢阱。它是由高度會聚的單束激光形成的，可彈性地捕獲從幾n幾十的生物或其他大分子微粒球、細胞器等，并在根本不影響周圍環(huán)境的情況下對捕獲物進展亞接觸性、無損活體操作。這使得在單個生物大分子及其復合體層面上對生命活動進展研究成為可能，事實上光鑷很快成為這方面研究的有力工具。利用光鑷技術很快獲得了動力原蛋白運動機制研究。DNA分子的非線性彈性拉伸應變和DNA聚合鏈特征性運動對生物材料的黏彈性影響等打破性研究成果。4.納米激光器教材在第八章闡述了激光器的根本原理，此處可以引入當今最熱的納米激光器。2001年美國加利福尼亞大學伯克利分校的研究人員在只及人類頭發(fā)絲千分之一直徑的納米光導線上制造出了

9、世界上最小的激光器納米激光器。這種激光器不僅能發(fā)射紫外光，經過調整后還能發(fā)射從藍光到深紫外的光。納米激光器在很多領域有廣闊的應用前景，化學和生物醫(yī)學工程中例如生物傳感器、顯微術和激光外科，以及也有可能把納米激光器用于鑒別化學物質。同時納米激光器在光計算、信息存儲和納米分析等領域也得到了廣泛應用。納米激光器可以用于電路，可以裝入芯片進步計算機磁盤信息存儲量，以及將來光子計算機的信息存儲量，加速信息技術的集成化開展。5.信息光學的引入教材在八章闡述了全息照相的概念，此處可以引入信息光學。由于激光器的應用，全息術獲得了新的生命。全息術和光學傳遞函數的概念結合，使光學研究不再限于用光強、振幅的空間分布來描繪光學圖像，而把圖像看做是由緩慢變化的背景、粗的輪廓等比擬低的空間頻率成分和急劇變化的細節(jié)等比擬高的空間頻率成分構成的，用頻率的分布和變化來描繪光學圖像。一門新的學科信息光學從傳統(tǒng)的經典波動