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信息光學(xué)原理范文第1篇

關(guān)鍵詞：色彩心理學(xué)；廣州兒童公園；硬質(zhì)景觀

嬰兒對(duì)世界最初的感知來自視覺。心理學(xué)家認(rèn)為，人的第一感官是視覺，而對(duì)視覺產(chǎn)生最大影響力的就是色彩。兒童公園是為廣大兒童健康成長而建設(shè)的專類公園，也是一個(gè)供親子游玩的戶外空間，其色彩設(shè)置能否吸引廣大兒童的注意、促進(jìn)其健康成長并滿足家長對(duì)色彩的需求，值得業(yè)界探討。因兒童公園中的硬質(zhì)景觀相對(duì)持久、穩(wěn)定，對(duì)兒童的影響尤其明顯。本文選取2015年廣州市建成的13個(gè)兒童公園中評(píng)價(jià)較好的市兒童公園、番禺區(qū)兒童公園、海珠區(qū)兒童公園，以及位于老城區(qū)的越秀區(qū)兒童公園和荔灣區(qū)兒童公園為研究對(duì)象。

1.色彩及色彩心理學(xué)

色彩分為有彩色和無彩色。無彩色指白色、黑色和由白色、黑色調(diào)和形成的各種深淺不同的灰色。色彩有三屬性：色相、明度、純度。在色彩的三屬性中，人的肉眼對(duì)明度最為敏感，其次為色相與純度。色相與純度是有彩色才具有的屬性，而明度則是無彩色與有彩色所共有的屬性。色相，是用于區(qū)別色彩的名稱，簡(jiǎn)單來說即為色彩的相貌。明度，表示色彩的明暗強(qiáng)度，明度高的色彩較明亮。純度，又稱飽和度，即色彩的鮮艷程度，表示顏色鮮艷或渾濁程度的屬性。而色調(diào)則是明度與純度的合體，用明度與純度表示色彩的狀態(tài)，如明亮色調(diào)、強(qiáng)烈色調(diào)和暗色調(diào)等。

在自然欣賞、社會(huì)活動(dòng)方面，色彩在客觀上是對(duì)人們的一種刺激和象征；在主觀上又是一種反應(yīng)與行為。色彩心理透過視覺開始，從知覺、感情而到記憶、思想、意志、象征等，其反應(yīng)與變化是極為復(fù)雜的。存在于現(xiàn)實(shí)中的色彩都是合理的，人們對(duì)待不同的顏色會(huì)不經(jīng)意間表露出不同的心理狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生不同的心理反應(yīng)，我們稱之為色彩心理學(xué)。

研究表明，人從嬰兒時(shí)期就對(duì)色彩產(chǎn)生了知覺，而且深受色彩環(huán)境的影響，色彩不但可以刺激兒童的視覺神經(jīng)，而且關(guān)系到兒童智力的發(fā)育、情緒的穩(wěn)定、個(gè)性的形成。醫(yī)學(xué)專家指出，環(huán)境色彩能在一定程度影響低齡兒童的智力發(fā)育，適當(dāng)?shù)呢S富色彩環(huán)境可以增加信號(hào)的傳遞，刺激低齡兒童的神經(jīng)中樞、腦中樞的神經(jīng)發(fā)育，會(huì)使低齡兒童的智力發(fā)育更好，反應(yīng)更靈敏。但若低齡兒童長期生活在色彩豐富但花哨的環(huán)境中，會(huì)造成低齡兒童的視覺疲勞、興趣喪失，甚至使大腦產(chǎn)生負(fù)面作用。

2.基于色彩心理學(xué)的實(shí)地調(diào)研

公園的硬質(zhì)景觀元素通常包括建筑物及構(gòu)筑物、園林小品和道路鋪裝3類。具體到兒童公園，建構(gòu)筑物包括入口大門、圍墻及圍欄、景墻及休息亭廊等；園林小品主要包括指示牌、休息坐凳座椅、垃圾箱等公共設(shè)施，還有滑梯及其組合、攀爬類設(shè)施、嬰幼兒游戲設(shè)施、戲水區(qū)內(nèi)設(shè)施、玩沙區(qū)設(shè)施等游戲設(shè)施。本研究綜合實(shí)地調(diào)研和問卷調(diào)查兩種方法對(duì)3大類12小類硬質(zhì)景觀元素進(jìn)行分析，限于篇幅，選擇硬質(zhì)景觀中具有代表性的公園大門和游戲設(shè)施作為重點(diǎn)分析對(duì)象。

2.1建構(gòu)筑物類：公園大門

公園的入口大門是公園性質(zhì)、特征的最直接反映。色彩作為視覺中最活躍的因素之一，對(duì)于公園大門是否具有吸引力起著一定影響。

在實(shí)地調(diào)研中發(fā)現(xiàn)（表1），5個(gè)兒童公園的入口大門建筑主要分兩類，一類以兒童喜聞樂見的形象為主體，造型夸張、色彩鮮艷，以純度較高、明度適中的顏色作為主色調(diào)，色彩搭配效果充滿歡樂的氣氛，激發(fā)兒童及家長進(jìn)園游玩的愿望，如市級(jí)及越秀區(qū)兒童公園。另一類是以自然生態(tài)為特點(diǎn)，色彩清新，搭配和諧，如番禺區(qū)和海珠區(qū)兒童公園。

2.2園林小品類：游戲設(shè)施

兒童公園中的游戲設(shè)施自然是兒童前來游玩的目標(biāo)物，因此供其使用的游戲設(shè)施各式各樣、種類齊全。以下針對(duì)兒童公園內(nèi)常見的設(shè)施種類的色彩進(jìn)行分析及比較。

2.2.1滑梯及其組合

在調(diào)研的案例中（表2），大部分的滑梯設(shè)施采用鮮艷的色彩組合，或以具有膨脹感、熱情洋溢的暖色調(diào)為主，同時(shí)注意使用具有后退感、平復(fù)情緒的冷色調(diào)或中性色作為背景，這類型的設(shè)施多為塑料成品。另外，如以本身的原木、金屬材質(zhì)色彩為主的海珠區(qū)兒童公園特洛伊木馬滑梯案例也不少見，主要希望營造自然的氛圍，讓孩童感受建造材料本身的特性。

2.2.2嬰幼兒玩樂設(shè)施（蹺蹺板、秋千等）

在調(diào)研的5個(gè)公園中（表3），針對(duì)嬰幼兒設(shè)計(jì)的活動(dòng)區(qū)域，色彩鮮艷，多以紅、黃、藍(lán)三原色為主，有助促進(jìn)低齡兒童的視覺、腦部和智力發(fā)育成長。

2.3道路鋪裝類

在調(diào)研的5個(gè)兒童公園中，按鋪裝材料的色彩大致可分兩類，一類是以天然木材、石材為主，色彩通常含有一定的灰度，自然樸實(shí)；另一類是以馬賽克、彩色瀝青、橡膠地墊、地坪漆為主，色彩豐富、圖案多樣。針對(duì)兒童公園的使用人群特點(diǎn)，在以天然材料為主的園路上，常點(diǎn)綴色彩圖案以增添趣味（圖1）。

根據(jù)空間組合的要求，一般在園路部分采用較低調(diào)和諧的色彩組合，色彩的明度和純度降低；主要的廣場(chǎng)、活動(dòng)空間則采用較鮮艷的色彩組合，一素一艷的對(duì)比有利于吸引游人前往主要的游玩場(chǎng)地，形成局部的空間。同時(shí)，在主要的活動(dòng)空間，為保障兒童安全，鋪裝材料多采用具有緩沖作用的彩色瀝青和橡膠地墊，其色彩組合綜合考慮了游戲設(shè)施的色彩。如上文所分析的海珠兒童公園放置特洛伊木馬滑梯的野外拓展區(qū)，地面鋪裝采用鮮艷且豐富的色彩和圖案組合（圖2），而眾多以暖色調(diào)為主的搖搖樂、滑梯、秋千等設(shè)施處的鋪裝則多以冷色調(diào)為主，或減低明度增加灰度的暖色調(diào)、中性色調(diào)為主。

3.基于色彩心理學(xué)的問卷調(diào)研

在走訪中發(fā)現(xiàn)，兒童公園里的兒童以12歲以下為主，每個(gè)兒童有1-3個(gè)家長陪護(hù)，以老人或媽媽為主，使公園成為典型的親子活動(dòng)空間。問卷以12歲為分界線，兼顧兒童自身的感受和家長的需求。問卷以每類硬質(zhì)景觀元素為一組照片，被訪者只需從每組照片中選擇一張色彩組合最佳的照片，對(duì)于無法用語言表達(dá)的嬰幼兒，由家長根據(jù)其對(duì)照片注視的時(shí)間作出選擇。

問卷一共發(fā)放150份，其中12歲以下問卷70份，12歲以上問卷80份。所填寫的問卷中12歲以下有效問卷為38份，無效問卷32份；12歲以上有效問卷74份，無效問卷6份。因條件所限，12歲以上男性受訪者數(shù)據(jù)較少，且未能獲得65歲以上受訪者對(duì)廣州兒童公園色彩的評(píng)價(jià)情況（圖3～4）。

公園大門部分，市級(jí)兒童公園南門色彩得到大部分12歲以下受訪者的認(rèn)可，其認(rèn)可度在該類別中最高。而12歲以上受訪者更喜歡海珠區(qū)兒童公園大門，市級(jí)兒童公園南門次之，市級(jí)兒童公園北門及番禺區(qū)兒童公園主人口并列第三（圖5）。

滑梯組合部分，市級(jí)兒童公園歡樂谷內(nèi)七彩滑梯對(duì)大部分受訪者有一定吸引力，其認(rèn)可度在該類別中最高。12歲以上受訪者對(duì)海珠區(qū)兒童公園野外拓展區(qū)滑梯組合的色彩亦感到滿意，而12歲以下受訪者對(duì)市級(jí)兒童公園歡樂谷內(nèi)滑梯組合、大笨象滑梯及番禺區(qū)兒童公園內(nèi)滑梯組合的色彩均有一定的認(rèn)可（圖6）。

在嬰幼兒玩樂設(shè)施中，大部分受訪者對(duì)廣州市兒童公園歡樂谷中的嬰幼兒設(shè)施及越秀區(qū)兒童公園中波波池所運(yùn)用的色彩表示認(rèn)同，其認(rèn)可度在該類別中最高。而廣州市兒童公園的蹺蹺板樂園、秋千樂園及番禺區(qū)兒童公園搖搖樂均得到一定的認(rèn)可（圖7）。

4.調(diào)研結(jié)果分析

整理3大類13小類硬質(zhì)景觀的問卷調(diào)研結(jié)果，對(duì)受訪者認(rèn)可度最高的照片分類進(jìn)行色彩提取，在此基礎(chǔ)上可得出色彩提取的綜合結(jié)果（圖8-9）。從認(rèn)可度最高的色彩組合中可看到，受訪者認(rèn)可的顏色種類大致相同，以紅、紫、藍(lán)、綠、黃、橙色為主，色彩有色調(diào)上的變化。但12歲以下受訪者對(duì)較深顏色的認(rèn)可度較低。

公園入口以紅、黃、藍(lán)、綠等原色為主。色調(diào)柔和的組合會(huì)讓人感到輕松愉快，迎合了婦女和兒童色彩的偏好，有較高的吸引力；同時(shí)也能在灰調(diào)為主的城市建筑物中凸顯出來，增強(qiáng)識(shí)別作用。但搭配方面要注意避免色彩過于雜亂，讓人產(chǎn)生不安的負(fù)面情緒。

滑梯及其組合、秋千、蹺蹺板、搖搖樂等兒童玩樂設(shè)施的色彩要針對(duì)使用兒童年齡進(jìn)行設(shè)置，并采用不同的顏色對(duì)兒童進(jìn)行引導(dǎo)。對(duì)于搖搖樂一類多被3歲以下兒童使用的設(shè)施，研究表明鮮艷的紅色、綠色、藍(lán)色、黃色等更能吸引他們的目光，鮮艷的色彩能刺激嬰幼兒視覺發(fā)育，促進(jìn)其大腦發(fā)育和智力發(fā)展，并能營造一個(gè)色彩繽紛的環(huán)境供嬰幼兒認(rèn)知色彩，辨別色彩；多樣的色彩環(huán)境有助預(yù)防兒童性格出現(xiàn)缺陷，但亦要避免色彩過于花哨而引起的反作用。而秋千、蹺蹺板、滑梯、攀爬類等設(shè)施的使用兒童多為3歲以上。從3歲開始，兒童對(duì)色彩的偏好出現(xiàn)性別差，女孩偏好暖色系的紅色和粉紅色，而男孩則偏好冷色系的藍(lán)色和綠色。因此在這些設(shè)施的色彩設(shè)置上，要注意冷暖色的搭配。對(duì)于更適合女孩玩樂的區(qū)域采用暖色系為主，相反則采用冷色系。對(duì)于12歲以下受訪者，以鮮艷明亮的紅色、綠色、黃色、藍(lán)色等原色進(jìn)行搭配的設(shè)施更能吸引他們的注意。這與其生理因素有關(guān)，12歲以下兒童大腦發(fā)育尚未完善，只能辨別鮮艷的顏色，對(duì)于黑白灰并不感興趣。這也是兒童對(duì)海珠區(qū)及番禺區(qū)兒童公園入口、海珠區(qū)兒童公園滑梯以及自然色為主的地面鋪裝認(rèn)可程度不高的原因。

在12歲以上受訪者中，以年齡為18-35歲女性為主，喜愛色彩以粉色系、淺色系為主，色調(diào)上偏愛淡淺色調(diào)、柔和色調(diào)及明亮色調(diào)；白色、紅色、粉紅、紫紅、米黃等都是她們的偏好色。這些色彩組合與兒童喜愛的色彩組合相近。因此，在大多數(shù)類別中，12歲以下和以上受訪者對(duì)相同的色彩組合認(rèn)可度相當(dāng)。

信息光學(xué)原理范文第2篇

關(guān)鍵詞：信息光學(xué)；光學(xué)工程；課堂實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）51-0258-02

一、前言

信息光學(xué)是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，單純地依靠課程教學(xué)，學(xué)生難以領(lǐng)會(huì)掌握其理論和應(yīng)用的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)物理理論的標(biāo)準(zhǔn)，是物理推導(dǎo)過程的可視化和具體化。在學(xué)生建立完整的物理概念和導(dǎo)出正確物理規(guī)律的課堂教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)?zāi)芑橄鬄榫唧w，能引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，激發(fā)他們求知和探索物理規(guī)律的欲望。信息光學(xué)課程理論推導(dǎo)較多，物理過程比較復(fù)雜，同時(shí)可操作的物理實(shí)驗(yàn)相對(duì)較多，因此從眾多的實(shí)驗(yàn)中挑選合適的實(shí)驗(yàn)，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，合理拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，是信息光學(xué)課程實(shí)驗(yàn)需要重點(diǎn)思考的一個(gè)方面。它對(duì)課程教學(xué)具有積極的促進(jìn)作用，能夠更為有效地提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生對(duì)信息光學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣。

二、結(jié)合課程教學(xué)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

信息光學(xué)課程內(nèi)容比較多，從光的衍射傳播、光的相干干涉、光的空間濾波到光的相干處理和非相干處理，但是課程實(shí)驗(yàn)開設(shè)數(shù)目非常有限，因此合理設(shè)計(jì)信息光學(xué)課程實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)涵蓋信息光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容是非常有必要的。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了全息光柵、彩虹全息、空間濾波和白光光學(xué)處理四個(gè)實(shí)驗(yàn)，它們涵蓋了信息光學(xué)課程的基本知識(shí)點(diǎn)，且相互關(guān)聯(lián)。（1）全息光柵。全息光柵實(shí)驗(yàn)利用兩路平面波相干疊加獲得全息光柵干涉條紋和干板的記錄，并對(duì)記錄的全息干板進(jìn)行再現(xiàn)和光柵參數(shù)測(cè)試?？臻g頻率是學(xué)生難以掌握的一個(gè)基本概念，通過實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合，結(jié)合數(shù)學(xué)表達(dá)式和幾何圖形，使學(xué)生理解一定空間頻率的平面波所代表的物理內(nèi)涵。同時(shí)利用兩路平面波相交產(chǎn)生干涉條紋和全息光柵的再現(xiàn)，使學(xué)生掌握光的干涉和光的衍射。如果把二維的平面全息擴(kuò)展到三維，可以進(jìn)一步了解到體全息圖，分析透射全息圖和反射全息圖的內(nèi)涵和區(qū)別。（2）彩虹全息。彩虹全息是激光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它突破了激光記錄激光再現(xiàn)全息圖的局限性，采用自然光就可以觀察到三維圖像。該實(shí)驗(yàn)在制作全息圖時(shí)增加狹縫，再現(xiàn)時(shí)由于色散效應(yīng)，不同波長下狹縫的位置不同，從而在不同的觀察角度就可以透過狹縫看到不同顏色的全息像。該實(shí)驗(yàn)可以完成一步彩虹全息和二步彩虹全息的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅涵蓋了全息制作的原理和彩虹全息圖的基本原理，同時(shí)深入了解了全息圖的色模糊。（3）空間濾波?？臻g濾波實(shí)驗(yàn)利用4f系統(tǒng)，把物體放置在物平面，在頻譜面插入不同類型的濾波器，在輸出面可以觀察到經(jīng)過濾波后的輸出圖像，是光信息處理的典型光路和典型應(yīng)用。通過該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在空間頻率、光的衍射基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握阿貝二次成像的基本理論、物體空間頻譜和空間濾波等基本原理。（4）θ調(diào)制假彩色編碼。θ調(diào)制假彩色編碼是白光光學(xué)處理的典型應(yīng)用，它是在相干光處理和非相干光處理的基礎(chǔ)上，通過采用點(diǎn)光源降低白光的空間相干性，引入光柵提高白光的時(shí)間相干性的一種處理方法。θ調(diào)制假彩色編碼實(shí)驗(yàn)表明4f空間濾波系統(tǒng)同樣能靈活進(jìn)行非相干處理，同時(shí)抑制了相干光處理的一些弊端，能清晰地體現(xiàn)光的空間相干性和時(shí)間相干性在相干處理的重要性。θ調(diào)制圖像頻譜的觀察，能更淺顯地理解空間頻率的概念。

信息光學(xué)原理范文第3篇

【關(guān)鍵詞】 Matlab Gui，阿貝-波特實(shí)驗(yàn)，濾波

【中圖分類號(hào)】G64.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）15-000-01

一、引言

眾所周知，光學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器的穩(wěn)定性要求很高，對(duì)于復(fù)雜光路的搭建和調(diào)試都是非常耗費(fèi)時(shí)間的，而計(jì)算機(jī)仿真能克服上述缺點(diǎn)，而且能夠呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)中很難實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。所以光學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)仿真成為了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的一個(gè)熱門課題。阿貝-波特實(shí)驗(yàn)是光信專業(yè)的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)[1]，目前也有不少人對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仿真，但目前該實(shí)驗(yàn)的仿真要么缺乏直觀的界面[2]，要么界面不夠友好，不夠豐富[3]，比如界面中沒有給出實(shí)際的實(shí)驗(yàn)光路等。針對(duì)上述情況，本文對(duì)阿貝-波特實(shí)驗(yàn)進(jìn)行料Matlab Gui仿真，仿真界面不但給出了該實(shí)驗(yàn)的實(shí)際光路，而且驗(yàn)證了阿貝波特實(shí)驗(yàn)的所有現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了仿真界面友好、內(nèi)容豐富，使學(xué)生更能深刻理解阿貝波特實(shí)驗(yàn)。

二、阿貝-波特實(shí)驗(yàn)的原理

如圖1所示[1]，在相干平行光照明下，物的成像過程可分成兩步：①入射光經(jīng)過物的衍射在物鏡的后焦面上形成夫瑯禾費(fèi)衍射圖樣;②衍射圖樣作為新的子波源發(fā)出的球面波在像平面上相干疊加成像。概括地說，上述成像過程分兩步：先是“衍射分頻”，然后是“干涉合成”。所以如果在透鏡的后焦面（即頻譜面）上放上各種濾波器，就可以改變頻譜的信息，從而引起輸出像發(fā)生變化。

圖1 阿貝成像原理圖

三、阿貝波特實(shí)驗(yàn)的Matlab Gui仿真

圖2是阿貝波特實(shí)驗(yàn)的MATLAB GUI仿真界面。界面的右上方為實(shí)驗(yàn)光路及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。濾波對(duì)象是正交光柵，在界面的下面顯示物及其頻譜，點(diǎn)擊濾波器下拉菜單，選中水平狹縫作為濾波器，則界面的下面第三個(gè)圖顯示該濾波器，再點(diǎn)擊進(jìn)行濾波按鈕，則在界面的下面第四個(gè)圖顯示經(jīng)濾波處理后的像，如圖2（a）所以，由圖可見，頻譜面上的橫向分布是物的縱向結(jié)構(gòu)的信息，如果點(diǎn)擊濾波器下拉菜單，選中縱向狹縫作為濾波器，則在界面的下面第四個(gè)圖顯示經(jīng)濾波處理后的像，如圖2（b）所以，由圖可見，頻譜面上的縱向分布是物的橫向結(jié)構(gòu)的信息。如果點(diǎn)擊濾波器下拉菜單，選中方向?yàn)V波，則經(jīng)濾波后的輸出像如圖2（c）所示，得到的是相對(duì)方向的信息，由圖可以看出，采用方向?yàn)V波器，可完全改變像的性質(zhì)。如果點(diǎn)擊濾波器下拉菜單，選中低通濾波，則經(jīng)濾波后的輸出像如圖2（d）所示，由圖可見，零頻分量是一個(gè)直流分量，它只代表像的本底，即只有0級(jí)衍射（空間頻率為0）能通過時(shí)，則在像平面上雖有光照，但完全不能形成圖像。如果點(diǎn)擊濾波器下拉菜單，選中高通濾波，則經(jīng)濾波后的輸出像如圖2（e）所示，由圖可

（a）橫向狹縫濾波

（b）縱向狹縫濾波

（c）方向?yàn)V波

（d）低通濾波

（e）高通濾波

圖2 阿貝波特實(shí)驗(yàn)的Matlab Gui仿真界面。

見，阻擋零頻分量，在一定條件下可使像發(fā)生襯度反轉(zhuǎn)。由2（d，e）還可以看出：允許低頻分量通過時(shí)，像的邊緣銳度降低;允許高頻分量通過時(shí)，像的邊緣增強(qiáng)。

四、結(jié)論

為了更好理解阿貝波特實(shí)驗(yàn)，本文對(duì)阿貝波特實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了Matlab Gui仿真，仿真界面友好、操作方面，內(nèi)容豐富，本仿真界面不但給出了實(shí)際的實(shí)驗(yàn)光路，而且實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的所有功能，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所有的阿貝波特實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇顯渝，李繼陶.信息光學(xué)M.北京，科學(xué)出版社，1999

信息光學(xué)原理范文第4篇

關(guān)鍵詞：光學(xué) 光學(xué)的研究發(fā)展 量子

前言：光學(xué)是一門研究光（電磁波）的行為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學(xué)科。光學(xué)是物理學(xué)中最古老的一門基礎(chǔ)學(xué)科，傳統(tǒng)內(nèi)容十分豐富，如光的產(chǎn)生、傳播、本性等等：光學(xué)又是當(dāng)今科學(xué)領(lǐng)域中最活躍的前沿陣地之一，激光的問世使得光學(xué)煥發(fā)青春，如光子學(xué)、信息光學(xué)、光通信等等。光學(xué)的發(fā)展是一個(gè)漫長而曲折的歷史過程，主要經(jīng)歷了萌芽時(shí)期、幾何光學(xué)時(shí)期、波動(dòng)光學(xué)時(shí)期、量子光學(xué)時(shí)期、現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期等五大歷史時(shí)期。

1.光學(xué)的萌芽時(shí)期

光學(xué)的起源和力學(xué)、熱學(xué)一樣，可以追溯到兩三千年以前。春秋戰(zhàn)國時(shí)期墨子（公元前468―376年）及其弟子所著《墨經(jīng)》中記載：直線傳播、光在鏡面上的反射等現(xiàn)象，并提出了一系列的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。這是有關(guān)光學(xué)知識(shí)的最早紀(jì)錄。西方也很早就有光學(xué)知識(shí)的記載，歐幾里德（Euclid，公元前330～275）的《反射光學(xué)》研究了光的反射，提出了反射定律和光類似觸須的投射學(xué)說。

大約公元100年克萊門德和托勒密研究了光的折射現(xiàn)象，最早測(cè)定了光在兩介質(zhì)界面的入射角和折射角。阿拉伯學(xué)者阿勒?哈增（AI-Hazen，965 1038）寫過一部《光學(xué)全書》，討論了許多光學(xué)現(xiàn)象。公元1 1世紀(jì)阿拉伯人伊本?海賽木發(fā)明了透鏡，到16世紀(jì)初，凹面鏡、凸面鏡、眼鏡、透鏡以及暗箱和幻燈等光學(xué)元件也已相繼出現(xiàn)。這些光學(xué)元件的發(fā)明推動(dòng)了光學(xué)進(jìn)一步向前發(fā)展。

2.幾何光學(xué)時(shí)期

1608年荷蘭人李普塞發(fā)明第一架望遠(yuǎn)鏡，17世紀(jì)初延森和馮特納（Fontana）發(fā)明了第一架顯微鏡。1610年伽利略制作了望遠(yuǎn)鏡，并用望遠(yuǎn)鏡觀察星體運(yùn)動(dòng)。1611年開普勒發(fā)表《折光學(xué)》，設(shè)計(jì)了開普勒天文望遠(yuǎn)鏡。1630年斯涅爾（Snel1）和笛卡爾（Descartes）總結(jié)出光的折射定律。這些發(fā)明和發(fā)現(xiàn)是光學(xué)由萌芽時(shí)期發(fā)展到幾何光學(xué)時(shí)期的重要標(biāo)志。

直到1657年費(fèi)馬（Fermat）得出著名的費(fèi)馬原理，并從原理出發(fā)推出了光的反射和折射定律。這兩個(gè)定律奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，光學(xué)開始真正形成一門科學(xué)。牛頓在1666年提出光的微粒理論：光是高速運(yùn)動(dòng)的細(xì)小微粒。能夠解釋光的直線傳播和反射折射定律，但不能解釋牛頓圈和光的衍射現(xiàn)象?；莞乖?678年提出光的波動(dòng)理論：光是在“以太”傳播的波。成功的解釋了光的反射和折射定律，方解石的雙折射現(xiàn)象，但他的理論沒有指出光的周期性和波長的概念，沒有脫離幾何光學(xué)的束縛。此后100多年時(shí)間里兩種理論不斷爭(zhēng)斗，18世紀(jì)以前微粒理論占上風(fēng)，這種優(yōu)勢(shì)在19世紀(jì)初被打破。

3.量子光學(xué)時(shí)期

1900年，普朗克從物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)理論中借用不連續(xù)性的概念，提出了輻射的量子論。他認(rèn)為各種頻率的電磁波，包括光，只能以各自確定分量的能量從振子射出，這種能量微粒稱為量子，光的量子稱為光子。量子論很自然地解釋了

灼熱體輻射能量按波長分布的規(guī)律， 以全新的方式提出了光與物質(zhì)相互作用的整個(gè)問題。量子論不但給光學(xué)，也給整個(gè)物理學(xué)提供了新的概念，所以通常把它的誕生視為近代物理學(xué)的起點(diǎn)。

1905年愛因斯坦發(fā)展了光的量子理論，成功地解釋了光電效應(yīng)，提出了光的波粒二象性。至此，光到底是“粒子”還是“波動(dòng)”的爭(zhēng)論得到解決：在某些方面，光表現(xiàn)的象經(jīng)典的“波動(dòng)”，在另一些方面表現(xiàn)的象經(jīng)典的“粒子”，光有“波粒二象性”。這樣，在20世紀(jì)初，一方面從光的干涉、衍射、偏振以及運(yùn)動(dòng)物體的光學(xué)現(xiàn)象確證了光是電磁波；而另一方面又從熱輻射、光電效應(yīng)、光壓以及光的化學(xué)作用等無可懷疑地證明了光的量子性――微粒性。

1916年愛因斯坦預(yù)言原子和分子可以產(chǎn)生受激輻射。他在研究輻射時(shí)指出，在一定條件下，如果能使受激輻射繼續(xù)去激發(fā)其他粒子，造成連鎖反應(yīng)，雪崩似地獲得放大效果，最后就可得到單色性極強(qiáng)的輻射，即激光。這為現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

4.現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期

1960年，梅曼用紅寶石制成第一臺(tái)激光器；同年制成氦氖激光器；1962年產(chǎn)生了半導(dǎo)體激光器；1963年產(chǎn)生了可調(diào)諧染料激光器 此后，光學(xué)開始進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，以致于成為現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)前沿的重要組成部分。激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性，所以自發(fā)現(xiàn)以來得到迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，引起了光學(xué)領(lǐng)域和科學(xué)技術(shù)的重大變革。由于激光技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)， 目前激光已經(jīng)廣泛應(yīng)用于打孔、切割、導(dǎo)向、測(cè)距、醫(yī)療、通訊等方面，在核聚變等方面也有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)光學(xué)也被相應(yīng)地劃分成不同的分支學(xué)科，組成一張龐大的現(xiàn)代光學(xué)學(xué)科網(wǎng)絡(luò)。

此外，20世紀(jì)60年代以來，特別是激光問世之后，光學(xué)還與其他科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，相互滲透。如：全息技術(shù)已經(jīng)在顯微技術(shù)、信息存儲(chǔ)、信息編碼、紅外全息等方面得到了廣泛應(yīng)用；在集成電路的啟示下，材料科學(xué)、電子技術(shù)和光學(xué)融合發(fā)展，形成了集成光學(xué)這一邊緣學(xué)科，在光通訊、信息處理等方面起到了很大的作用；光子晶體以及量子信息的研究和發(fā)展將給信息技術(shù)開辟一個(gè)嶄新的天地。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，飛秒激光器的出現(xiàn)為超快過程、高階非線性效應(yīng)的研究提供了有效的研究手段。

結(jié)語：綜上所述，自19世紀(jì)以來，光學(xué)在相干性、量子性和非線性等方面都有很大的進(jìn)展。關(guān)于光的相干性和量子性的研究已取得了豐碩的成果。而關(guān)于非線性的研究已有了很好的基礎(chǔ)和研究手段，正處于快速發(fā)展的階段。我們有理由相信，一個(gè)輝煌的、集中反映非線性研究成果的時(shí)期將會(huì)到來。

參考文獻(xiàn)

[1] [美]弗?卡約里，物理學(xué)史[M].戴念祖，譯.桂林：廣西師范大學(xué)出版社.2002：234-255.

信息光學(xué)原理范文第5篇

關(guān)鍵詞：光電信息工程專業(yè)；教學(xué)改革；物理光學(xué)；計(jì)算機(jī)仿真

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）36-0036-02

隨著信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，光電子產(chǎn)業(yè)已成為全球戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。加快建設(shè)我國的光電子產(chǎn)業(yè)和培養(yǎng)高層次光電子人才，是現(xiàn)代社會(huì)信息技術(shù)發(fā)展的需要，也是未來光電子產(chǎn)業(yè)的需要。為了適應(yīng)光電子產(chǎn)業(yè)日益增長的人才需求，國內(nèi)越來越多的高校開設(shè)了光電信息工程專業(yè)（簡(jiǎn)稱光電專業(yè)）。光電信息工程作為教育部本科專業(yè)目錄中的重點(diǎn)學(xué)科，涉及光學(xué)、光電子、微電子、通信等高新核心技術(shù)。光電專業(yè)與其他專業(yè)一樣，側(cè)重于培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)踐能力較強(qiáng)，具有人文精神和創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用型、復(fù)合型人才，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

一、物理光學(xué)的課程特點(diǎn)與教學(xué)現(xiàn)狀

物理光學(xué)是光電信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)等本科專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，起著承上啟下的銜接作用。其先修課程主要為高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、應(yīng)用光學(xué)、電磁理論等基礎(chǔ)課程。后續(xù)的專業(yè)課程則包括激光原理與技術(shù)、激光加工、光電檢測(cè)技術(shù)、光纖光學(xué)、信息光學(xué)、光纖通信等。該課程以光的電磁理論為理論基礎(chǔ)，講述光在各向同性和異性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，光的干涉、衍射、偏振特性以及光的吸收、色散和散射等內(nèi)容。專業(yè)的物理光學(xué)在大三第一學(xué)期開設(shè)，總學(xué)時(shí)為96學(xué)時(shí)，其中理論為72學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)為24學(xué)時(shí)。該課程內(nèi)容概念繁多，物理規(guī)律較為抽象，光學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律講授難以生動(dòng)形象。物理光學(xué)內(nèi)容包含大量的原理推導(dǎo)和數(shù)學(xué)公式，學(xué)生往往容易記住公式卻忘記了公式背后的物理意義和分析方法，無法舉一反三、學(xué)以致用。課堂中，如果采用填鴨式的方法將傳播條件與規(guī)律告訴學(xué)生，顯然沒有明顯的說服力。該教學(xué)方法既影響學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解掌握，也會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索興趣，阻礙學(xué)生創(chuàng)新能力和探究能力的培養(yǎng)。

二、課程建設(shè)改革的實(shí)踐與探索

針對(duì)物理光學(xué)在光電專業(yè)課程體系中的特殊地位，近幾年我校光電系對(duì)該課程的課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行了一系列的實(shí)踐和探索，取得了積極的效果。

1.一條紅線，現(xiàn)象。學(xué)生在經(jīng)歷了高中物理基礎(chǔ)和大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)之后，對(duì)光的認(rèn)識(shí)上升到了一個(gè)新的科學(xué)高度。對(duì)于光的波動(dòng)現(xiàn)象等理論，學(xué)生開始接受并有似懂非懂之感。物理光學(xué)的課程中，則是采用數(shù)學(xué)的方法描述光波的傳播特性。因此，在授課過程中可刪繁就簡(jiǎn)，遇到重復(fù)的內(nèi)容可一帶而過。物理光學(xué)課程內(nèi)容繁多，在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，需謹(jǐn)記一條紅線，即光波的傳播。光波在同性或異性介質(zhì)，自由或半自由空間傳播時(shí)呈現(xiàn)的傳播現(xiàn)象，即反射、折射、干涉、衍射、偏振、吸收、色散與散射現(xiàn)象。在進(jìn)行課堂講述時(shí)，先由光波的傳播現(xiàn)象，引出光波發(fā)生此現(xiàn)象的條件，進(jìn)而總結(jié)光波的傳播規(guī)律。為了理論知識(shí)與實(shí)際問題密切聯(lián)系，著重介紹光波理論的理論和所涉及的行業(yè)領(lǐng)域，通過豐富的課程內(nèi)容讓學(xué)生真實(shí)地感觸知識(shí)的應(yīng)用。

2.問題導(dǎo)入式的教學(xué)方法。物理光學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有抽象性強(qiáng)、枯燥乏味等特點(diǎn)。同時(shí)，物理光學(xué)也具有較強(qiáng)的專業(yè)性，該學(xué)科的創(chuàng)建均來源于對(duì)實(shí)際光學(xué)問題的解釋。在介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn)之前，為了理論聯(lián)系實(shí)際，我們首先要有目的地設(shè)置問題。通過一步一步地啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生帶著問題思考解決的方法與思路，進(jìn)而解決問題。例如，我們講授光波的衍射時(shí)，首先從白光通過指縫的衍射現(xiàn)象出發(fā)，提出產(chǎn)生衍射的條件。如果采用單色光源，指縫轉(zhuǎn)變?yōu)閳A孔、矩形孔或不規(guī)則孔，衍射條紋如何變化？引導(dǎo)學(xué)生思考如果采用多縫或透射光柵，衍射條紋又將如何變化？從而引出影響衍射現(xiàn)象的因素和采用數(shù)學(xué)模型描述衍射現(xiàn)象的問題。實(shí)踐證明，這種以實(shí)際問題為先導(dǎo)的模式，激發(fā)學(xué)生的思考和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，得到了良好的教學(xué)效果。

3.充分利用多媒體教學(xué)。多媒體教學(xué)在許多方面是傳統(tǒng)教學(xué)模式所無法比擬的，具有直觀性強(qiáng)、圖文聲像并茂、信息量大、生動(dòng)活潑等特點(diǎn)。但運(yùn)用不當(dāng)，也會(huì)適得其反。為了彌補(bǔ)兩方面的不足，我們采用了多媒體課件與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方法。在物理光學(xué)課程中，采用PPT課件形式與FLASH動(dòng)畫結(jié)合，生動(dòng)描述光波的傳播現(xiàn)象與規(guī)律。多媒體課件重點(diǎn)介紹物理概念及方法，而大量的公式推導(dǎo)可在課后參考教材或其他課本。制作這種多媒體課件的教學(xué)方法不僅給學(xué)生留下深刻的印象，而且還給教師留下充足的時(shí)間來強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)、難點(diǎn)和核心內(nèi)容。

4.利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)提高教學(xué)效果。在課堂教學(xué)之余，訓(xùn)練學(xué)生利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)處理物理光學(xué)相關(guān)問題。利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助手段，加深學(xué)生對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的理解，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的盲區(qū)和誤區(qū)，提高教學(xué)的針對(duì)性。計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)將抽象難懂的光學(xué)規(guī)律和概念形象直觀展現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的求知欲。光學(xué)仿真設(shè)計(jì)軟件有很多種，MATLAB、TracePro、Zemax、Fred、OptiSystem，分別應(yīng)用于不同的光學(xué)領(lǐng)域。MATLAB是Mathworks公司于1982年推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件，具有數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示等功能，是工程界最流行的軟件工具，在大學(xué)理工課程教學(xué)中的應(yīng)用亦漸成熱點(diǎn)。目前，已有眾多文獻(xiàn)采用MATLAB軟件模擬光波發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象后光強(qiáng)度的分布。MATLAB軟件中的圖形用戶界面（Graphical User Interfaces，GUI），可以實(shí)現(xiàn)交互式模擬。采用交互式滾動(dòng)條動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)各物理量對(duì)衍射結(jié)果的影響，有利于加深學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解和認(rèn)識(shí)。TracePro是一款基于蒙特卡羅法的非序列光線追跡軟件，為美國Lambda Research公司開發(fā)。TracePro以實(shí)體對(duì)象來構(gòu)建光路系統(tǒng)，通過計(jì)算反射、折射、散熱、吸收和衍射等行為來模擬光線與實(shí)體表面的作用，對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行計(jì)算和顯示。TracePro圖形使用界面簡(jiǎn)單，且具有強(qiáng)大的仿真功能，能對(duì)光學(xué)鏡頭、背光板、照明燈具、投影顯示器、醫(yī)療儀器等進(jìn)行光學(xué)模擬及分析。目前，在校學(xué)生已采用TracePro仿真軟件成功對(duì)偏振棱鏡、衍射光柵進(jìn)行了模擬仿真，采用光線追跡方法形象直觀地展現(xiàn)光波傳播過程及特性的變化，加深對(duì)光波傳播規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解。

當(dāng)然，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)只是物理光學(xué)教學(xué)的輔助，不能代替理論教學(xué)。學(xué)生應(yīng)該在認(rèn)真掌握基本物理知識(shí)的基礎(chǔ)上，逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真軟件，才能達(dá)到促進(jìn)學(xué)習(xí)的效果。計(jì)算機(jī)虛擬仿真的實(shí)際操作，培養(yǎng)了學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于分析實(shí)際問題的能力，檢驗(yàn)了學(xué)生專業(yè)知識(shí)的掌握程度，也為下一階段的課程教學(xué)提供了指導(dǎo)方向。

三、總結(jié)

在物理光學(xué)課程教學(xué)改革實(shí)踐中，針對(duì)課程內(nèi)容理論性與專業(yè)較強(qiáng)，數(shù)學(xué)公式與物理概念較多等特點(diǎn)，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等進(jìn)行了積極探索和實(shí)踐。在學(xué)習(xí)過程中，始終圍繞光波的傳播這條紅線，介紹光波的傳播規(guī)律與現(xiàn)象。采用問題導(dǎo)入式的教學(xué)方法，充分利用多媒體教學(xué)和計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)手段，加深專業(yè)課程的抽象理論形象化。在教學(xué)中注重基礎(chǔ)理論和知識(shí)的應(yīng)用性，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新意識(shí)，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高和發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張尚劍.物理光學(xué)課程的研究性教學(xué)模式實(shí)踐[J].教法研究，2012，（8）.

[2]王偉.物理光學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)根，2011，（4）.

[3]劉海洲.關(guān)于物理光學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與研究[J].高職教育，2012，（8）.

[4]曾濤.高校多媒體教學(xué)中的互動(dòng)性探析[J].科技信息，2010，（5）.

[5]王秀芳，鄭家樹，陳世濤，王續(xù)宇.Matlab-GUI在偏振光實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2013，（1）.

[6]王詡，王銀河，姚春龍.基于TracePro軟件的組合反光鏡設(shè)計(jì)與分析[J].燈與照明，2010，34（3）.

[7]龍全喜.論“物理光學(xué)”教學(xué)方法和考試方法的改革[J].廣東科技，2013，（14）.