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大學(xué)物理光學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀與思考
在大學(xué)物理教學(xué)中唯有光學(xué)教學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，下面是小編搜集的一篇大學(xué)物理光學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀研究的論文范文，歡迎閱讀借鑒。
一、概述
物理學(xué)作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最重要基礎(chǔ)，而大學(xué)物理課程又是國內(nèi)高校理工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程。它所闡明的物理學(xué)知識(shí)、基本概念、定理規(guī)律和研究方法，不僅是學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程和其他科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法和科技創(chuàng)新能力的重要途徑。湖北大學(xué)的“大學(xué)物理”課程作為一門公共基礎(chǔ)課程，面向全校理工科專業(yè)大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生，采用的是馬文蔚主編的《物理學(xué)》(第五版)教材，其中包含了力學(xué)、電磁學(xué)、振動(dòng)和波、光學(xué)、熱學(xué)和近代物理學(xué)六個(gè)部分的內(nèi)容，而對(duì)光學(xué)教學(xué)的探究和思考正是我在這篇文章中所要重點(diǎn)闡述的。
二、大學(xué)物理光學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀
(一)大學(xué)物理光學(xué)的知識(shí)特點(diǎn)
在馬文蔚《物理學(xué)》(第五版)的教材中，光學(xué)的內(nèi)容被設(shè)置為第十一章，主要涉及到波動(dòng)光學(xué)的知識(shí)，分為干涉、衍射和偏振三個(gè)部分，每個(gè)部分中都有幾種具體光學(xué)現(xiàn)象的介紹，如干涉中的楊氏雙縫干涉、勞埃德鏡、薄膜干涉、劈尖和牛頓環(huán)，衍射中的單縫衍射、圓孔衍射、光柵衍射和 X 射線衍射，偏振中的偏振片、反射光與折射光的偏振、雙折射現(xiàn)象。比起高中物理的光學(xué)中直接引入公式的簡單描述來，大學(xué)物理中對(duì)光學(xué)的描述顯然增添了更多的推導(dǎo)和論證，比如薄膜干涉公式的推導(dǎo)，就加入了許多幾何光學(xué)的知識(shí)，而單縫衍射公式的推導(dǎo)，又是以著名的菲涅爾半波帶法為基礎(chǔ)的，另外像光程和光程差概念的引入，也為光在不同介質(zhì)中傳播所引發(fā)的干涉現(xiàn)象，如薄膜干涉，劈尖干涉等提供了理論基礎(chǔ)。但畢竟這是面對(duì)全校非物理專業(yè)理工科學(xué)生開設(shè)的課程，所以在教學(xué)過程中，又不能和物理學(xué)專業(yè)的光學(xué)課程一樣深入，像多光束干涉、菲涅爾衍射、圓偏振光和橢圓偏振光的獲得與檢驗(yàn)、偏振光的干涉等較難知識(shí)點(diǎn)都沒有涉及到，而凡是涉及到高等數(shù)學(xué)微積分和數(shù)學(xué)物理方程的內(nèi)容也統(tǒng)統(tǒng)予以簡化，要求降低到只需掌握初等數(shù)學(xué)的知識(shí)便能讀懂本章的所有內(nèi)容。這也需要大學(xué)物理的主講教師在講述過程中必須對(duì)概念和知識(shí)點(diǎn)做到深入淺出，盡可能方便于學(xué)生的理解和掌握。
(二)教學(xué)對(duì)象所面臨的困惑
在大學(xué)物理教學(xué)中唯有光學(xué)教學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雖然分為干涉、衍射和偏振三個(gè)板塊，但每個(gè)板塊中知識(shí)點(diǎn)眾多，內(nèi)容也相對(duì)分散，單以干涉而言，就有著楊氏雙縫干涉、勞埃德鏡、薄膜干涉、劈尖和牛頓環(huán)干涉以及邁克爾遜干涉儀這六個(gè)大的知識(shí)點(diǎn)，而衍射中又有單縫衍射、圓孔衍射、光柵衍射和 X 射線衍射四個(gè)大的知識(shí)點(diǎn)，每種干涉和衍射都要分析它們的衍射現(xiàn)象以及明紋暗紋條件和位置，公式眾多，物理量繁雜，而且有的公式相似度頗高，容易混淆，這也為學(xué)生的理解和記憶增添了不小的困難。為了消除教學(xué)對(duì)象所面臨的這些困惑，我們可以對(duì)光學(xué)教學(xué)進(jìn)行如下改進(jìn)。
三、大學(xué)物理光學(xué)教學(xué)的探究與思考
(一)要求學(xué)生深入理解每種光學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)涵
在學(xué)習(xí)每種光學(xué)現(xiàn)象的時(shí)候，我們除了要求學(xué)生記住明紋暗紋公式外，還需要求他們能夠深入理解現(xiàn)象及公式背后的物理內(nèi)涵。比如學(xué)習(xí)劈尖和牛頓環(huán)干涉時(shí)，我們就要抓住兩者都是等厚干涉的這一共性，利用等厚線與干涉條紋相一致的特點(diǎn)，通過角度 θ、折射率 n 等參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化來判斷其干涉條紋的移動(dòng)。
具體到課后習(xí)題 11-3(見圖 1)，本題看上去并不像劈尖干涉，但仔細(xì)一考慮，其薄膜厚度的變化卻同劈尖干涉一樣，都是線性增長，而一頭一尾的空氣厚度差正好是兩個(gè)滾柱的直徑差，所以利用相鄰明紋對(duì)應(yīng)的介質(zhì)厚度差為λ2n這一等厚干涉所通用的規(guī)律，只要總厚度差不變，干涉條紋的數(shù)目也不變，而滾柱之間的距離 L 又變小，所以相鄰干涉條紋之間的間距顯然是變小的，于是本題的正確答案為 C(數(shù)目不變，間距減小)�！�1】
再比如在學(xué)光柵衍射的時(shí)候，我們需要抓住光柵方程dsinθ=±kλ(k=0,1,2…)中|sinθ|燮1 的特點(diǎn)，得出屏幕上可以見到的最大條紋級(jí)數(shù)只能是光柵常數(shù)與光波長比值dλ的值，然后對(duì)其取整數(shù)。于是對(duì)于課后習(xí)題 11-“5波長的單色光垂直入射于光柵常數(shù) d=1.0×10-4cm 的光柵上，可能觀察到的光譜線最大級(jí)次為多少”,顯然答案應(yīng)該是 1.82 取整數(shù)而不是四舍五入，所以最后可以看到的最大級(jí)次為 1,選 D.
(二)加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)之間的有機(jī)聯(lián)系
在教學(xué)過程中，你完全可以將幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)通過某一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)連成一條線。比如干涉和衍射這兩大知識(shí)板塊，乍一看似乎是相互獨(dú)立的，其實(shí)干涉與衍射，在物理本質(zhì)上并無區(qū)別，僅由于歷史的原因以及處理相干光波疊加的方法不同，才分為干涉和衍射。通常把有限數(shù)目的分立相干光源的光波疊加稱為干涉。疊加后發(fā)生能量在空間的重新分布，此時(shí)的能量(強(qiáng)度)分布圖樣叫做干涉圖樣。即把從不同狹縫射出的相干波的疊加，稱為干涉。把連續(xù)分布的相干光源光波的疊加稱為衍射。疊加后發(fā)生能量在空間的重新分布，此時(shí)的能量(強(qiáng)度)分布圖樣叫做衍射圖樣。即把從同一個(gè)狹縫射出的相干波的疊加，稱為衍射。這樣一介紹，知識(shí)的邏輯體系就形成了，學(xué)生立刻就能將前后所學(xué)的知識(shí)加以關(guān)聯(lián)，得到更佳的學(xué)習(xí)效果。
(三)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在教授光學(xué)時(shí)，一定要結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，采用形象生動(dòng)的例子來吸引學(xué)生的目光，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講述圓孔衍射，討論光學(xué)儀器的分辨率本領(lǐng)時(shí)，則牽涉到如何提高光學(xué)儀器分辨率的問題，由分辨率的數(shù)學(xué)公式可以引申出兩種方法，一種方法是增加透鏡直徑，最顯著的例子便是美國的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，可以在多媒體課件上列出哈勃望遠(yuǎn)鏡在二十余年觀測生涯中所拍攝的那些絢麗多彩的經(jīng)典作品，如黑洞碰撞、恒星煙花等，來吸引學(xué)生的目光。而另一種方法則是減小波長，由近代物理知識(shí)可知，電子亦有波動(dòng)性。針對(duì)材料學(xué)專業(yè)的學(xué)生，特地加入了對(duì)透射電鏡 TEM,掃描電鏡 SEM 和掃描隧道顯微鏡 STM 這三種電子顯微鏡的介紹，提升學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí)。如果是對(duì)生物專業(yè)的同學(xué)講述這部分的內(nèi)容，則可以指出對(duì)大分子 DNA 晶體的成千張的X 射線衍射照片的分析，顯示出 DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，而雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)又對(duì)生命科學(xué)的研究具有劃時(shí)代的意義。不同專業(yè)的同學(xué)通過各自專業(yè)知識(shí)與光學(xué)知識(shí)的聯(lián)系，自然能培養(yǎng)出自己對(duì)這門公共基礎(chǔ)課的興趣。
四、結(jié)束語
光學(xué)發(fā)展的過程，是人類一代代探知外在客觀、探知各種規(guī)律的一個(gè)永無止境的過程，是一個(gè)后人不斷補(bǔ)充、不斷修正乃至推翻前人認(rèn)識(shí)的不斷進(jìn)取的過程。而大學(xué)物理的光學(xué)教學(xué)在大學(xué)物理整個(gè)知識(shí)體系中占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，所以作為教學(xué)工作者，我們要不斷開拓教學(xué)新思路，培養(yǎng)學(xué)生興趣，促進(jìn)教學(xué)發(fā)展，為學(xué)生日后的專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]黃漢華，陳勇，李璋，等。電子科學(xué)與技術(shù)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013(30)。
[2]陳勇，曹萬強(qiáng)，等。綜合利用校外實(shí)習(xí)基地的探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008(15)。
[3]王希普。材料學(xué)科教學(xué)計(jì)劃修訂的幾點(diǎn)思考[J].教學(xué)研究，1999(2)。
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