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信息光學原理范文1
摘 要 針對廣西師范大學體育學院學生學習乒乓球中常見的不良心理反應。結合自己多年的學習經驗，借鑒運動心理學有關心理訓練原理，主要采用問卷調查法及訪談調查法對體育院系大學生學習的心理障礙進行調查統計，揭示誘發心理現象的原因為主客兩個方面，針對產生的原因，提出在教學過程中進行意志品質教育、營造良好的心理刺激環境、密切師生關系，提高教學質量和條件等措施進行分析和討論。
關鍵詞 乒乓球學習 心理障礙 排除方法
一、前言
在乒乓球教學中，學生常表現出消極的心理反應，常見的癥狀有：焦慮不安、興奮性不高，以至煩躁情緒；練習時面臨難色、瞻前顧后、動作失調等，這些現象如不認真分析并及時克服，會影響教學效果，同時也會是致意外傷害事故的主要原因之一。本文通過調查，有75﹪的學生存在心理障礙。因此，把握體育院系大學生在學習中的心理障礙，并有針對性地消除，同時注意產生心理障礙的客觀因素并加以改善，意義尤為重要。對此，必須予以足夠的認識。為師大體育學院教師的教學訓練提供一定的參考依據。
二、對象和研究方法
（一）研究對象
廣西師范大學體育學院乒乓球選修學生。
（二）研究方法
1.文獻資料法：通過查閱有關運動心理學方面的文獻，為選題的確定提供了大量的依據。
2.訪談調查法：走訪體育學院，并與各專業教師及骨干學生進行談話了解教學中學生出現的心理障礙的誘因及如何排除。同時考察該校乒乓球場地、設備、設施并進行統計分類。
3.問卷調查法：制定心理問卷，對學生可能出現的幾種心理障礙進行了調查與分析。問卷回收率為100%。
三、結果與分析
（一）廣西師范大學體育學院學生產生心理障礙現狀的分析
廣西師范大學體育學院學生學習中學生臨場表現的心理障礙癥狀大致歸納以下幾個方面：一是基本素質占產生心理障礙的比例為32%，練習過程中散慢、不聽從指揮、動作錯誤，直接影響到興奮性不高、肌肉活動不充分，容易導致受傷。二是基礎技術占產生心理障礙的比例為21%，學習過程中心急煩躁、思維不集中、情緒低落、疲倦，直接影響到起到啟動慢、動作變形，容易形成錯誤的技術動作。三是戰術組合占產生心理障礙的比例最高為47%，練習過程中動作控制不好、不夠果斷、領悟能力差，直接影響到肌肉發僵、運動協調能力急劇下降、積極性不高。
廣西師范大學體育學院學生學習乒乓球產生心理障礙原因比較復雜[1]，一般來說有主、客觀兩方面的因素。主觀因素包括：學習乒乓球的動機（占11%）、個人意志品質（占12%），從事體育活動以及學習（占13%）、訓練比賽的經歷（占10%）。尤其是曾經失敗和挫折的經歷（占20%）、對自己要求過高（占18%）、壓力太大（占16%）等。
客觀因素包括[1]：乒乓球運動基礎差（占7%）、技術水平不高（占15%）、身高體力不佳（占8%）、準備活動不充分（占9%）、場地器材欠佳（占8%）、氣候不理想（占7%）、學習內容多（占10%）、難度大（占12%）、以及教師的教學水平（占13%），教師與學生間相處是否融洽（占7%）等[2]。
本次調查100名學生中有75個學生在乒乓球教學中存在心理障礙問題。
（二）排除心理障礙的措施及方法分析
1.完善教師的教學技能，降低學生心理障礙
一個合格、優秀的教師，是教學活動順利進行的保障，更是降低學生心理障礙的必要條件。因此，我們要不斷完善教師教書育人的各項基本教師技能，提高教師的綜合素質。首先，對教學內容的安排要循序漸進，由易到難安排教學內容。其次，教師不斷地學習，提高自己的教學能力和心理素質，如每次上課前要備課，相關技能練習，安排好課堂環境，排除外來干擾。再次，教學方法要靈活多樣。如：在學習技術的最初階段降低學習難度和技術要求，如發球，降低技術力度要求，縮短發球距離等。通過規范準確的示范動作，以及對技術掌握較好的學生的動作講評，樹立學生學習的信心。練習時及時肯定進步，指出不足，分析產生錯誤的原因，并結合行之有效的輔助練習，幫助學生掌握運動技術。同時開展學生間互評活動，活躍課堂學習氣氛。
2.進行端正動機教育和意志品質培養
在乒乓球教學活動中，只有學生對學習乒乓球本身產生興趣及把學習乒乓球作為自己的內部需要時，才能產生了強烈的學習需要，主動愉快地學習。再者，學生的意志品質表現為克服由肌肉活動而產生的惰性，克服疲勞和厭倦，克服思維惰性和膽怯懼怕心理，努力練習掌握乒乓球的知識與技能。實踐證明，用認知教育的方法對學生動機及意志品質教育有良好的作用。具體做法是，通過與學生談話、分析等方式及要求他們準確分析自己不足，也可向學生準確闡述確定的教學方案及要求，端正學生學習乒乓球的動機，培養他們的興趣，并樹立戰勝困難的信心，使學習態度向正確的方向發展。
3.營造融洽的師生關系，提高教學質量
融洽、協調的教師與學生之間的關系，能夠使學生在輕松愉快的氣氛中進行學習。因此，建立良好的師生關系已成為保證課堂教學順利進行，保證教學目標的高質量完成以及教學相長的迫切需要。具體做法是，第一，教師應公平、民主、真心地對待每一位學生，是作好體育教育教學工作的根本。第二，教師平時要主動與學生談話，聽取學生對上課過程中的意見，及時了解學生的上課情況。
4.優化學校體育教學環境，減少產生學生心理障礙的因素
學校的體育教學環境，是學生進行體育學習的保障。因此進行體育教學環境的完善顯得較重要。其主要包括三個方面，一是加強學校體育設施、場館建設，使其更加標準化，更符合體育專業教學的高標要求。二是使用生態型體育器材和產品，從而減少塵土、噪音對人體的傷害。三是選擇符合學生身心特點、有利于防止與降低運動損傷的體育手段和措施。如在上課前，布置好場地器材，注意安全保護措施，以防止意外傷害事故的發生，則要檢查球及球拍的平整完好與否、做好充分的準備活動等。高標準的、高質量的體育教學環境，減少意外事故的發生，減少學生心理障礙的產生因素。
四、結論與建議
（一）廣西師范大學體育學院學生乒乓學習過程中的心理障礙的主要表現是：一是基本技術學習過程中心急煩躁、思維不集中、反應遲緩、情緒低落，直接影響到起到啟動慢、動作變形，容易形成錯誤的技術動作。二是戰術組合練習過程中動作控制不好、不夠果斷，直接影響到肌肉發僵或顫抖、運動協調能力急劇下降。三是身體素質練習中惰性、不聽從指揮、動作不夠準確，直接影響到興奮性不高、肌肉動員不充分，容易導致受傷。
（二）廣西師范大學體育學院學生乒乓學習過程中的不良心理反應主要是由主、客觀兩方面的因素所致，主觀因素包括：學習乒乓球的動機、興趣、愛好、個人意志品質，從事體育活動以及學習、訓練比賽的經歷。尤其是曾經失敗和挫折的經歷、對自己要求過高、思想包袱重、壓力太大等?？陀^因素包括：乒乓球運動基礎差、技術水平不高、身高體力不佳、準備活動不充分、場地器材欠佳、氣候不理想、學習內容多、難度大、任務過重以及教師的教學水平，教師與學生間相處是否融洽等。
（三）針對產生的原因，在學習訓練過程中運用意志品質教育、完善教師的教學技能、融洽的師生關系、優化學校體育教學環境等措施，能有效地扼制心理障礙的產生和發展的因素，以及對已經產生心理障礙的學生得到很好的克服作用。
注釋：
① 潘峰.高校排球教學中學生心理障礙誘因及排解方法初探[J].齊齊哈爾醫學院學報.2006（13）：1609.
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信息光學原理范文2
（廣西民族師范學院政治與公共管理系，廣西 崇左 532200）
【摘 要】廣西民族師范學院學前教育專業是以應用技術型人才為培養目標的新建本科。根據學前教育專業特點及課程設置方向，將學前教育實訓教學分為藝術技能實訓和幼兒園教師專業能力實訓兩大模塊，在總結分析實訓教學成果的基礎上，探索出以開展運用性強、整合度高的藝術實踐活動和謀求與實訓基地幼兒園合作共贏的兩個實訓教學發展方向。
關鍵詞 學前教育；實訓教學；本科教育
作者簡介：羅璇（1988—），女，廣西南寧人，碩士，廣西民族師范學院學前教育專業教師，研究方向為幼兒園課程論。
廣西民族師范學院作為新建本科院校，明確提出培養應用技術型的人才培養目標，著力倡導教師在教學過程中增加實訓內容，提高學生實踐能力。根據我校制定的學前教育本科人才培養的要求和目標，本研究把學前教育實訓教學分為藝術技能實訓和幼兒園教師專業能力實訓兩大模塊。在現有的實訓教學內容中，藝術技能包含聲樂、鋼琴、舞蹈、美術四項基本藝術技能，依據《幼兒園教師專業標準（試行）》的劃分維度，幼兒園教師專業能力主要包含環境的創設與利用、一日生活的組織與保育、游戲活動的支持與引導、教育活動的計劃與實施等七個方面。而在幼兒園教師專業能力的養成中，部分能力是教師入職后逐漸磨練養成的，而在大學學習期間，筆者認為可以養成的學前師范生專業能力主要包含教學活動的設計與實施、兒童游戲的組織與引導、幼兒園環境創設等。本文以廣西民族師范學院學前教育本科為例，試分析本科層次學前教育專業實訓教學的現狀、內容，并結合辦學中已做出的有益嘗試探索實訓教學的途徑。
1 學前教育專業實訓教學開展的實踐
1.1 藝術技能實訓以舞臺表演、作品展示為平臺，豐富提升學生藝術表現能力。
在我校學前教育本科人才培養方案中，聲樂、鋼琴、舞蹈、美術基礎藝術技能均開設兩學年。首先，在教學內容的設置中，每個教學模塊后都設計相應的實訓項目，如：幼兒韻律舞蹈創編模塊學習后要求學生完成簡單兒歌的韻律編排并表演。其次，在校內組織開展與開設課程相對應的藝術活動。除了倡導學生參加學院集體藝術活動，教師還充分利用我院承擔幼兒園轉崗教師等國培項目的契機，建立國培學員與學前專業學生之間的聯系，組織導演學前教育學生專場演出，匯報學前學生藝術技能學習成果。再次，學前教育專業師生利用崇左市周邊幼兒園六一晚會的舞臺，教師領導學生組織、策劃、導演、排練多種形式的文藝節目并送劇目到幼兒園。
1.2 幼兒園教師專業能力實訓以幼兒園教育活動的設計與組織為主線，采取“校內實訓、大賽鍛煉、社會實踐”的實訓方式
在幼兒園教師專業能力實訓方面，教師采取了“校內實訓、大賽鍛煉、社會實踐”等多樣化的培養形式。在校內實訓中，教師在幼兒園五大領域的課程中側重該領域教學法的實踐，常用觀摩幼兒園優質教學活動、試講與說課等方法直接塑造學生教學能力。同時，有計劃地安排和組織本專業內的學前教育學科競賽，如教學活動的組織、環境創設方案設計、學前教育調查報告寫作、幼兒園教玩具制作等，比賽賽制與全區師范生教學技能大賽保持一致，也起到全區大賽選拔選手的作用，讓學生在交流中學、在競賽中成長。另外，由于崇左地區幼兒園師資缺乏，學前教育學生有較多到周邊幼兒園開展實際工作的機會，在環境創設、一日生活的組織與保育能力方面有了顯著提升。教師也根據學院要求在每一學年中安排兩個星期的示范幼兒園或實訓基地幼兒園見習活動。教師在見習前根據教學課程需要布置相應見習作業，使學生在見習中有方向、有目的、有計劃地開展幼兒園見習。
2 學前教育專業實訓教學的發展探索
2.1 以綜合藝術實踐活動為方向，開展運用性強、整合度高的藝術實踐活動
在已有的教學經驗中，研究者發現大半學前教育學生因大學前未經過藝術學習，在大學中訓練藝術技能常吃力不討好，但在幼兒園運用性強的藝術活動中表現出色也樂在其中。未來的藝術技能實訓中，除了保持每年六一兒童節到幼兒園協助并登臺的傳統，在校內實訓在以下幾個方面拓展實訓：一是教師至少實際參與一次學生的藝術創作、排練，從創作和表演方法的根本上給予學生指導，而不是在藝術作品呈現后批評指導；二是整合藝術課程資源，舉辦學前教育專場演出、作品展，單一項目的演出往往略為單調，整合程度高的活動更容易全面展示學生藝術學習成果；三是藝術學習的方向明確指向幼兒園，讓學生明確學前教育與藝術專業學生培養方向的區別，教學強調藝術在幼兒園教育中運用的途徑、方法。
2.2 充分利用實訓基地幼兒園教育資源，發展學生幼兒園教師專業能力
實訓基地是高校學生鞏固專業理論、訓練專業技能、全面培養學生綜合職業能力的學習與訓練平臺。在應用技術型本科院校中，與專業相關的單位機構共建學生實訓基地是此類高校辦學的一個方向。目前我們與幼兒園的合作還處于幼兒園提供見習機會、學生在幼兒園業務繁忙時期幫忙的階段，如何使雙方合作常態化、深入化是值得我們探索的問題。除了繼續保持現有的聯系與合作外，研究者認為在以下方面可有所作為：一是教師與幼兒園深入溝通，了解幼兒園辦園需求及難處，與幼兒園共同探討對策，提出分階段的實施解決方案；二是將學生劃分小組，按照階段性的解決方案，統籌安排學生在課余時間前往幼兒園開展環境創設、兒童游戲的觀察與組織等活動；三是學前教育專業與基地幼兒園謀求共建，高校教師以培訓項目、送交下鄉活動為平臺，提供基地幼兒園師資培訓的社會服務，選取學生競賽中的優秀選手到幼兒園承擔部分實際工作。另外，幼兒園與高校的合作應讓學生在幼兒園的見習與工作與同一個班級綁定，在一段持續的時間內以綁定班級為研究樣本，結合理論學習的課程任務，開展學生自主研究性學習。
參考文獻
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信息光學原理范文3
關鍵詞：光電信息工程專業；理論課程教學；聯系實際
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）01-0092-02
光電信息工程專業最早起源于上世紀50年代初的“光學儀器”專業，其后為了適應國家加速信息化發展對人才培養的需要，專業名稱幾經變更，如1993年調整為“光學技術與光電專業”，1998年更名為“信息工程”和“光信息科學與技術”專業等。該專業幾經發展，成為光學、光電子學、電子信息技術科學的交叉學科，是與實際應用緊密聯系的專業。
我國的高等教育法將“培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才，發展科學技術文化，促進社會主義現代化建設”的目標以立法的形式對各高等院校提出了基本的要求。但目前光電信息工程專業的本科專業培養普遍存在與產業需求脫節的問題，使得畢業生在相關專業的就業比例不高。為了解決這一問題，不少高校引入了生產實習環節，且這一環節越來越受到重視，在培養計劃中占的比重逐漸提高。而另一些研究型高校將目標對準了高端應用，開始探討和培養光電信息工程專業的研究型本科人才。
一、將理論知識的講解與實際的光學儀器相結合
現今是科學技術飛速發展的時代，這使得本專業領域的科學研究成果日新月異，大量的前沿成果被持續不斷地應用到新系統、新產品中，這需要學生有扎實的基礎理論知識，并在此基礎上建立起良好的自習能力，能夠消化、了解本領域的前沿理論，把握當代光電信息技術的發展動態。但在實際授課過程中，往往會出現學生對理論課程學習熱情不足的現象，這是因為理論課程本身具有較抽象，數學概括程度較高的特點，對學生的自然科學基礎課程，如高等數學、線性代數、大學物理，甚至數學物理方法等，具有一定的要求。
比如在信息光學的課程中，需要學生掌握各種特殊函數及其相應的傅里葉變換，并要求能綜合應用傅里葉變換的相似性定理，位移定理等對成像系統進行分析和計算，這就對學生前期的數學課程提出了一定的要求。另一方面，又需要學生對前期物理光學課程中學習過的菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射等知識有較好的掌握，這樣才能全面理解空域的衍射理論和頻域的角譜傳播理論之間的區別和聯系，從而為信息光學處理的后續課程打下基礎，這又對學生前置的專業課程提出了一定的要求。而學生常常會因為前續課程沒有學好，或者前續課程已經遺忘，對這些課程產生即難學又無用的感覺，導致學習積極性下降，使得自身專業理論基礎薄弱，失去了發展的后勁。
所以，這些現實情況對本專業理論課程的教學提出了很高的要求，一是在授課過程中要將教材中的理論知識與實際應用緊密聯系在一起，將一些抽象問題具象化，不能讓學生產生我學了這些理論知識到底有什么用的疑問。例如在講解光柵的課程中，如果教師只是對光柵方程進行數學推導，并讓學生記住方程，這種教學明顯是枯燥無趣的。學生學完之后會產生我為什么要學這個的疑問，感覺背了一堆公式，除了能解幾個題以外毫無用處。但如果教師在教學時能結合光柵光譜儀等應用到光柵的實際儀器進行講解，向學生闡述儀器的基本原理，不僅能讓學生深入了解光柵這一光學器件的作用，更重要的是讓學生了解自己所學的知識可以實際應用于哪些領域，變要我學為我要學，大幅提升學習的主動性。
另一方面，還需要教師能將學生學過的專業課程的知識相互串聯起來，讓學生做到溫故而知新，讓他們明白原來以前學過的知識可以應用的各種不同的場合，讓他們明白知識體系不是孤立存在的，而是一個有機整體，其中只要有一個地方脫節，就會影響到整個知識體系的掌握。例如在相關傳導波和倏逝波的教學課程中，可以與學生學過的瑞利判據和儀器的分辨本領結合起來講解，甚至可以擴展到我們對空間特性的認識，這樣學生不僅復習了原有的知識，還可以較好地掌握新學的知識。這樣學生才會主動地去復習前置課程，對自身的不足進行補充，同時知識體系相互串聯起來，不易遺忘。
二、將教師的科研工作聯系到教學中
專業理論課程的教學需要教師能夠活躍在本領域的科研第一線，在教學過程中將還沒有來得及寫進教材，但已經實際應用于各種新型光電器件的最新研究成果傳授給學生，讓學生的知識體系跟上科學技術的發展，不讓學生產生我們學的東西都停留在上世紀乃至上上世紀的感覺。例如目前課本中的衍射理論主要是基于傍軸近似的標量衍射理論，在授課過程中，教師可以從傍軸近似推廣介紹到離軸的標量衍射理論，并對比不同理論的優點和缺點，拓展學生的知識面，讓學生有繼續學下去的欲望。再比如說對于偏振這一問題的講解，除了書本上的線偏振、圓偏振和橢圓偏振以外，目前柱矢量光，即徑向偏振光和角向偏振光也得到了充分的研究，并逐漸被利用到超分辨成像、光學微操控等領域，教師應該結合當前的研究現狀，對書本知識進行補充和拓展，避免學生的知識與當前科技發展的最新水平相脫節。
再比如，在講解衍射公式時，通常會提到衍射極限問題。教師可以以此展開，向學生介紹目前科學界在突破衍射極限這一問題上所做的努力以及已取得的成果，同時闡述近場光學掃描顯微鏡、共聚焦顯微鏡和受激發射損耗熒光顯微鏡是分別應用什么原理來實現超分辨成像的，以及這些系統在不同領域的應用，這樣可以拓寬學生的視野，使得課堂教學能反映當前社會科學技術的發展，從而有效激發學生的學生熱情。
考慮到很多儀器特別是大型儀器，是系統工程的結合，綜合了光機電各學科的知識，因此在備課時需要跨學科的與其他專業的教師進行交流，互通有無，而很多高端儀器應用了最新的研究成果，這又需要教師不斷更新自己的專業知識，不能與當今的科技發展速度脫鉤。由此可見，想要在光電信息工程專業的理論課程教學中聯系實際，充分激發學生的學習熱情，對任課教師也提出了更高的要求。
三、結束語
為了達到上述目的，我們需要通過大范圍調研目前已實際應用于日常生活、工業生產、以及科學研究的各類光電儀器，聯合光學、電氣、機械和通訊等領域的專業教師聯合備課，了解其設計思想，掌握其工作原理，然后進行分類整理，利用科學軟件對部分儀器進行建模、仿真。在理論教學過程中，利用3D仿真等現代化教學手段，結合實際的儀器應用對專業理論知識進行講解，使學生覺得學能致用，從而大幅提升學生的學習主動性。另一方面，教師要做好自己的研究工作，積極申請國內科研項目，并能將研究成果聯系到教學中。
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Applying Theory to Practice in Theory Courses for Optical-Electrical Information Engineering
GENG Tao，JIA Hong-zhi
（School of Optical-Electrical and Computer Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）
信息光學原理范文4
實驗室的科學研究總體上以適應世界科學技術發展和國國民經濟中長期發展戰略的需求為出發點，以探索精密測試技術及儀器學科領域的前沿科學技術問題為主，注重新興交叉學科和綜合技術的研究。主要研究方向包括：(1)激光及光電測試技術，(2)新型傳感器及儀器自動化，(3)納米測試及微型光機電集成技術及系統，(4)信息光學及光存儲。
實驗室清華大學實驗區為了使學科發展均衡，特別是把深圳研究院的“光機電研究室”擴建為一個分室。調整后，清華大學精密測試技術與儀器國家重點實驗室研究人員的年齡結構更加合理。目前實驗區內共有研究人員96名。其中，有工程院院士1名、教授（研究員）31名、 副教授（高級工程師）35名，實驗室專職技術管理人員5人（高級實驗師3人）。
在2004年的科研項目中，清華實驗區承擔了國家“973”兩個專題項目中的6個子課題；國家“863”課題9項；國家自然基金重點項目1項，面上項目19項：其中1項為國家杰出青年基金；省部重點科研項目6項；國際合作研究項目4個；重大國際合作研究1項。其科研成果年均獲國家科技獎1～2項、省部級5～6項；2002到2004三年共獲專利權129項。年均200多篇，2004年SCI收錄54篇；2004年科研經費達到了3844余萬。
原始創新 成績斐然
清華大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室的科學研究注重應用基礎研究，并以國家的實際需求為最終目標，實驗室的許多研究是原創性的，并在實際應用中取得了一系列成果。
超高密度超快速光學體全息存儲及相關識別技術研究取得進展
光學體全息存儲具有存儲密度高、并行傳輸、冗余度高、尋址速度快和具有關聯尋址功能等諸多優點，是光存儲研究中最重要的領域之一。實驗室在超高密度超快速體全息存儲機理、關鍵技術、小型化系統集成和應用等方面取得了突破性進展，使我國在這一領域的研究達到了國際先進水平。
該項技術的研究成果對于軍用、醫療、金融、廣播電視等領域大型數據庫等數據存儲、加密保存和快速傳輸，制導導彈武器的目標快速跟蹤識別鎖定等具有十分重要的實用意義。成果的部分相關技術已轉為國防重點基金項目實施；該項技術的成功對于提高我國國防能力，保障國家和社會安全等方面研究具有重要意義。
新型微流體器件設計、加工、測試和應用研究成績顯著
新型的微流體系統技術是一個涉及微機械、流動控制和測試等多學科交叉的技術領域，微流體器件與系統在生化檢測、醫學和航天等領域有重要應用。該項研究是在 “集成微光機電系統”國家“973”項目等的研究基礎上完成的，成功實現“微流動機理和技術基礎器件和系統設計微制造技術微測試技術應用研究”的微流體技術平臺。突破了幾個關鍵技術，研制出了多種關鍵微器件和應用系統，如：高靈敏度的微量流體控制的微泵和微閥器件及其測試技術、陣列微噴和微推進器系統及其測試技術、生物微量采樣和分析芯片的微型儀器技術等。該項技術的研究已經協助創建了兩個高科技企業，已有正在發展的產業和應用；以微流體技術平臺作為微流體系統開發的基礎，將會衍生更多經濟和社會效益大的技術和產品。
雙頻激光理論、現象、器件和在精密計量中的應用研究實現突破
這是一項經長期研究獲得的較系統、完整的成果之一：從原理提出，到新器件的研制，再到這些新器件的新特性（效應）的觀察發現，然后又利用這些發現創造出新的傳感器。在長期的研究中，實驗室發現了兩個偏振激光模的在腔調諧中的相互競爭（抑制）效應和HeNe激光器和半導體激光器的回饋自混合納米干涉條紋。首次研究成了以下激光器和測量儀器：應力雙折射產生激光頻率分裂及雙折射雙頻激光器， 可獲得40MHz以上的頻差；研制成塞曼-雙折射雙頻激光器，可以產生1 MHz到幾百MHz的頻率差；成功地將一支普通氦氖激光器“演變”成一個可判向的測量位移的激光器“激光器納米測尺”；研究成功了激光頻率分裂波片測量儀；雙折射外腔回饋波片測量儀和激光器偏振、縱模、縱模分裂和模競爭教學實驗系統等系列產品。
近年來，精密測試技術與儀器國家重點實驗室清華大學實驗區也是一系列重大獎項的獲得者。2002年，由陸達，潘龍法等完成的“電影數字制作系統及應用研究開發”獲得國家科技進步二等獎；2003年，由馮冠平、朱惠忠、劉巖、董永貴等主持完成的“石英數字式力傳感器及系列全數字化電子衡器的研究與產業化”獲得國家發明二等獎。由葉聲華，殷純永等主持完成的“幾何量計量儀器現場校準方法和裝置”和由周兆英，朱榮，王曉浩 , 熊沈蜀完成的“MEMS的載體測控系統及其關鍵技術研究”則分別榮獲2004年和2005年的國家發明二等獎。
在省部級科技獎方面，精密測試技術與儀器國家重點實驗室清華大學實驗區也是建樹頗豐。由周兆英、葉雄英、王曉浩等主持完成的“新型微流體器件、結構加工和相關應用研究”獲得了2003年度教育部技術發明一等獎；由金國藩、何慶聲、曹良才等主持完成的“超高密度超快速光學體全息存儲及相關識別技術研究”和由徐端頤，潘龍法等主持完成的“高密度光盤存儲技術”則同時獲得2005年度教育部技術發明一等獎。
志在一流 勇攀高峰
精密測試技術與儀器國家重點實驗室清華大學實驗區的學術帶頭人是金國藩教授。金教授是博士導師，中國工程院院士、教育部科技委副主任，世界光學學會副主席、亞太地區儀器與控制學會主席，美國光學學會（OSA）和國際光學工程學會(SPIE)資深會員。曾任國家自然科學基金委副主任、中國光學學會副主席、中國儀器儀表學會副主席、清華大學精密儀器系主任、機械學院院長等職。自上世紀60年代起從事光學工程研究，是我國光學領域的知名學者，曾主持幾十項重大重點科研項目，是我國光學信息存儲、信息光學和二元光學的開創人與奠基人，曾獲得全國科學大會獎、中國工程院中國工程獎、國家科技進步三等獎，國家教委科技進步一等獎、二等獎、三等獎和第四屆國家圖書獎提名獎及全國優秀科技圖書獎暨科技進步獎（科技著作）二等獎、北京市科技進步一等獎等多個獎項，在國內外220余篇，培養博士研究生40余名，碩士研究生60余名。
信息光學原理范文5
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信息光學原理范文6
【關鍵詞】計算機模擬；MATLAB編程；傅立葉變換；計算全息
0 引言
數字模擬是伴隨著計算機的出現和發展而逐步形成的一門學科，是集物理、數學和計算機三者相結合的產物，主要運用計算機對所要研究的復雜問題進行數值計算或模擬實驗，一方面，便于我們深刻認識和理解物理現象，另一方面，幫助我們并從中探索和發現新的物理規律。如今，自然科學和技術的發展的各個分支領域，大量物理問題的求解都離不開計算機的輔助，很多未知的科學問題都是通過數字模擬手段進行預測和可行性分析，其重要性已經不言而喻了[1]。
在高等教育中，大學物理已經成為一門普遍的公共基礎課，要求本科生對基本物理原理和規律有正確和深刻的認識，從而形成辯證的思維方法和科學的世界觀。然而，很多物理學的概念和原理通常涉及到較為復雜的數學知識，如傅立葉變換、線性代數、偏微方程等。在傳統的教學方式中，教師必須通過口授筆演、解析推導的繁復過程來描述和解釋復雜的物理過程，令許多學生感到晦澀難懂、枯燥乏味，漸漸失去對物理學的興趣。如今隨著多媒體教學手段的介入和輔助授課，使得許多復雜和抽象的物理原理和實驗可以通過計算機模擬或數字模擬的手段來幫助學生進行理解和掌握相關知識，同時極大地刺激本科生對物理學的廣泛興趣，對日后從事相關科研工作奠定一個良好的基礎和技能。其中，基于MATLAB編程的數字模擬手段日益成為大學物理教學工作者首選的軟件平臺[2]。
MATLAB是美國Mathworks公司于1984年推出的一種集數值計算、符號預算、可視化建模、仿真和圖形處理等多種功能于一體的優秀圖形化軟件。MATLAB這個名字由Matrix和Laboratory兩詞的前三個字母組合而成，即“矩陣實驗室”（Matrix Laboratory），也是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言，具有以下特點：一是，簡捷和智能化，MATLAB適應科技專業人員的思維方式和書寫習慣，它用解釋方式工作，鍵入程序后可立即得到結果，人機交互性能好，它不要求使用者像使用C或語言一樣，先編寫源程序，然后對其進行編繹、連接，最終形成可執行文件，這無疑使得編程和調試效率大大提高。二是，功能強大，包括數值計算和符號計算，計算結果和編程可視化，數學和文字統一處理。三是，MATLAB具有豐富的內部函數，MATLAB程序是由主程序和各種工具包組成的，其中主程序包含了數百個內部核心函數，能適應不同使用者的需要，當前已成為美國和其他發達國家中大學教學和科學研究中必不可少的工具[3]。
為了進一步分析和探討基于MATLAB編程的計算機模擬在物理教學中的應用和重要意義，本文將利用MATLAB編程來對某些光學現象及其物理過程進行了數字模擬，展示出采用MATLAB編程的簡捷直觀的圖形化方式來加深學生對物理原理和概念的認識和理解，從而揭示其重要的現實意義和巨大的潛在價值，相信一定會成為現代物理教學中不可或缺的輔助工具。
1 利用MATLAB編程模擬物理光學中的衍射規律及應用
1.1 利用離散快速傅立葉變換模擬夫瑯和費衍射光強分布的數字模擬
傅立葉變換在物理學中有著廣泛的應用，傅立葉分析方法使得許多復雜的物理問題得到了簡化和分解，從而提供了一條有效而普遍的解決方案，在光學、電學、熱力學等眾物理學多分支領域中日益發揮著約越來越重要作用。在衍射光學中，我們知道夫瑯和費衍射場的強度分布就等于衍射屏函數的功率譜[4]，可以直接將衍射屏進行傅立葉變換，然后處理得到衍射圖樣。根據衍射光學可知，夫瑯和費衍射場的復振幅分布U（x，y）在空域中是個復雜的卷積公式，其形式如下：
因此，在空域中復雜的夫瑯和費衍射光場的復振幅分布公式就可以利用MATLAB編程進行直觀的圖形化模擬，衍射屏的生成可以直接由MATLAB矩陣運算生成，也可利用Windows下的畫圖工具生成，計算機模擬流程圖如圖1所示：
圖1 夫瑯和費衍射的數字模擬流程圖
針對一些常見衍射光屏的夫瑯和費衍射光強分布的計算機模擬結果如圖2所示：首先，從圖2（a）和（b）可以明顯看出圓孔的艾里斑，且孔徑越小，衍射現象越明顯。其次，從圖2（c）和（d）明顯看出方孔的衍射花樣分布，且衍射光強的分布方向沿著孔徑直邊的法線方向擴展，孔徑越小，衍射越明顯。最后，圖2（e）和（f）模擬出一些有趣的字母和符號形狀的衍射屏的夫瑯和費衍射光強分布，其空間矢量的分布與孔徑大小和形狀的變化規律，和物理推導公式完全吻合，從而正確直觀地展現出夫瑯和費衍射的普遍物理性質和規律。
圖2 不同大小孔徑衍射屏的夫瑯和費衍射光強分布
（a）和（b）分別是圓孔和它對應的衍射光強的分布；（c）和（d）分別是方孔和它對應的衍射光強的分布；（c）和（d）不同字母和符號形狀的衍射屏的夫瑯和費衍射光強分布。
1.2 菲涅耳衍射光場的傳播和邊緣增強效應的數字模擬
根據公式（5）和（6），利用快速離散傅立葉變換結合MATLAB編程對二維衍射屏-Lena圖像進行菲涅耳衍射光場傳播的計算機模擬，其結果如圖3所示，可以形象直觀地看出菲涅耳衍射傳播規律，從（b）到（f）依次隨著傳播距離Z的不斷增大，其邊緣增強效應越發顯著，邊緣振蕩不斷向外擴展，且展寬不斷增大，完全符合并且驗證了菲涅耳衍射傳播的物理性質。
圖3 Lena圖像的菲涅耳衍射光場的強度分布隨傳播距離的變化情況
（a）原始Lena圖像；（b）Z=1m；（c）Z=2m；（d）Z=4m；（e）Z=8m；（f）Z=16m.
1.3 采用MATLAB編程制作傅立葉變換計算全息圖
利用光波的數學描述，通過計算機對想象中的物體形成模擬干涉圖，并將其繪制或復制在透明膠片上，這種計算機合成的全息圖稱為計算全息圖（Computer-Generated Hologram：CGH）[5]。因此，無需實物，只需知道該物體的數學表達式，即可用計算全息記錄下物光波，從而再現出二維或三維虛構像，這樣可以幫助學生有效理解全息的抽象制作過程，直接在計算機上觀察和感受全息的成像原理和成像特點，從而激發學生的學習興趣和創新精神，制作自已感興趣的不同傅立葉變換全息圖。下面，我們通過MATLAB編程制作一幅傅立葉變換計算全息圖，對復數波面采用迂回相位編碼方法，直接對抽樣點上的復數波面的振幅和相位進行編碼，其具體流程如圖4所示：
圖4 采用MATLAB編程制作傅立葉變換計算全息圖的流程
從圖5可以明顯看出其特點是被記錄的復數波面是物波函數的傅立葉變換，由于這種全息圖再現的是物波函數的傅立葉譜，所以要得到物光波本身，必須再通過一次傅立葉逆變換，這與光學傅立葉變換全息圖原理是一致的。
圖5 光字屏傅立葉變換計算全息的制作
（a）光字衍射屏；（b）傅立葉變換全息圖；（c）再現所編碼的全息圖.
2 結論
綜上所述，我們可以從不同的應用實例看出，結合MATLAB編程的計算機模擬技術給復雜冗長的物理學公式和原理的講解中，提供了一個直觀清晰的圖形化說明，尤其對抽象的物理概念賦予了更豐富的感性認識，使得學生再學習過程中更容易同復雜的公式產生共鳴，刺激物理學習的興趣和對抽象物理概念的理解。因此，在大學普通物理教學中引入MATLAB計算機模擬技術正日益受到重視和普及。另外，學生們利用MATLAB可以對一些物理問題建立數學模型，給出清晰的圖像化解釋的過程中，可以極大的培養學生的發散性思維和從模擬中發現問題，拓展想法，發現和總結物理規律，為今后的科研工作打下良好的基礎。最后，與Basic、C和Fortran相比，用MATLAB軟件對物理實驗的模擬，只需要用數學方式表達和描述，省去了大量繁瑣的編程過程?；谝陨险撌?，利用和推廣MATLAB編程的計算機模擬技術必將會其成為我們大學物理教學過程中不可或缺的有力工具和從事高?？蒲械挠欣脚_。
【參考文獻】
[1]李曉莉，張建飛.計算物理的教學改革研究與實踐[J].物理通報，2010（8）：57.
[2]胡守信，李柏年.基于MATLAB的數學實驗[M].北京：科學出版社，2004.
[3]張錚，楊文平，石博強，李海鵬.MATLAB程序設計與實例應用[M].北京：中國鐵道出版社，2003.
