基于邁克爾遜干涉原理的綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)綜合化開放化信息化教學(xué)目標(biāo)要求，綜合地研究了邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)在國內(nèi)外的科學(xué)研究領(lǐng)域與教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，設(shè)計出以邁克爾遜實(shí)驗(yàn)激光干涉原理為基礎(chǔ)的綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。
　　 該綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)以邁克爾遜干涉原理為基本的實(shí)驗(yàn)原理，遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)要求，完成了本系統(tǒng)的三個方面的設(shè)計，綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的硬件設(shè)計、綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的軟件設(shè)計、綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用設(shè)計，三個部分在整個系統(tǒng)當(dāng)中協(xié)同作

2、用，各自承擔(dān)本系統(tǒng)中的功能，互相牽連，互相作用。
　　 硬件設(shè)計是整個綜合開放實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基石，是保證系統(tǒng)良好運(yùn)行的先決客觀條件，本文重點(diǎn)介紹了主要硬件邁爾遜干涉儀、線陣CCD器件TCD1251UD及其驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)采集卡等。通過對主要硬件設(shè)備的介紹，詮釋硬件設(shè)備前端干涉條紋形成的過程，提出了對所采集到的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)輸與轉(zhuǎn)換技術(shù)，即采用線陣CCD圖像傳感器TCD1251UD來采集光干涉條紋信號，將采集到的模擬信號送到AD12S-US

3、B數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其輸出的數(shù)字信號送入微機(jī)進(jìn)行處理。
　　 軟件設(shè)計是讓硬件設(shè)備協(xié)同工作的重要保證，提出了在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上再設(shè)計相應(yīng)的軟件，主要介紹了二次開發(fā)包SDK的開發(fā)與使用，對干涉條紋計數(shù)的方案分析以及對采集的信號進(jìn)行處理與轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號送入微機(jī)，再利用VisualC++6.0及MFC編寫相應(yīng)的軟件對送入微機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理。
　　 教學(xué)應(yīng)用設(shè)計是綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是前述的硬件設(shè)計與軟件

4、設(shè)計在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，在邁克爾遜干涉儀的光路上進(jìn)行不同的硬件的組合與搭建，就可以進(jìn)行對不同的物理量的測量實(shí)驗(yàn)，教學(xué)應(yīng)用部分設(shè)計共涵蓋四個綜合實(shí)驗(yàn)：①激光波長的測量實(shí)驗(yàn)；②金屬絲的楊氏模量的測量實(shí)驗(yàn)；③空氣折射率的測量實(shí)驗(yàn)；④壓電陶瓷的壓電常數(shù)的測量實(shí)驗(yàn)。這四個實(shí)驗(yàn)涉及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的力學(xué)實(shí)驗(yàn)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)各部分，在教學(xué)實(shí)施過程中，只需在現(xiàn)有的邁克爾遜干涉儀的光路上進(jìn)行簡單的硬件置換與組合，便可實(shí)現(xiàn)不同的物理量的測量，

5、體現(xiàn)出物理實(shí)驗(yàn)的綜合性與開放性。
　　 最后，對綜合開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在教學(xué)實(shí)踐中的教學(xué)效果進(jìn)行了分析，采取調(diào)查問卷的方法、進(jìn)行訪談的方法、利用學(xué)校網(wǎng)站主頁教學(xué)質(zhì)量測評的信息反饋等途徑獲取信息反饋與相應(yīng)的資料，并對資料進(jìn)行了分析，得到了預(yù)期的結(jié)論。
　　 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 （1）拓展邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了綜合化測量。
　　 （2）采用激光干涉法利用線陣CCD實(shí)現(xiàn)對物理量的測量。<