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摘要:低溫真空低溫光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置有限元ZYGO干涉儀梯形支撐
1引言
隨著空間技術(shù)和軍事技術(shù)的發(fā)展需要,探測(cè)儀器的分辨率要求越來越高。在深冷的條件下,當(dāng)需要探測(cè)的目標(biāo)信號(hào)十分虛弱時(shí),探測(cè)儀器的背景輻射主要來自儀器本身的光學(xué)系統(tǒng)和支撐結(jié)構(gòu),探測(cè)儀器靈敏度嚴(yán)重受到系統(tǒng)本身輻射的影響,為減少這一熱噪聲,冷卻光學(xué)系統(tǒng)是必需采用的方法。只有把光學(xué)系統(tǒng)冷卻及其相關(guān)部件冷卻到一定程度,才能有效地減少背景光子的通量,發(fā)揮背景極限探測(cè)器的功能,大大提高探測(cè)器靈敏度。在低溫狀態(tài)下工作的光學(xué)系統(tǒng)需要解決一系列新問題,這些新問題涉及材料特性、光學(xué)元件單元及系統(tǒng)整體性能變化、光學(xué)元件變形、低溫污染等等,這就形成了一門新興學(xué)科——低溫光學(xué)。
自上世紀(jì)七十年代開始,美國(guó)首先對(duì)低溫光學(xué)技術(shù)進(jìn)行探究,最初主要用于各種觀察、測(cè)量系統(tǒng),例如低溫紅外望遠(yuǎn)鏡、空載干涉儀器等。從機(jī)載、球載到星載,大多數(shù)系統(tǒng)都成功有效地完成了對(duì)外空的各種探測(cè)任務(wù)。歐洲一些國(guó)家也對(duì)低溫光學(xué)系統(tǒng)的觀察儀器進(jìn)行了探究。國(guó)內(nèi)起步于上世紀(jì)八十年代末,由于國(guó)內(nèi)航天及其國(guó)防事業(yè)的發(fā)展要求有高靈敏度的探測(cè)器,而這些儀器將不可避免地用到低溫光學(xué)系統(tǒng)。
我國(guó)的未來光學(xué)遙感系統(tǒng)采用了十幾個(gè)光學(xué)元件,這些系統(tǒng)要求冷卻到150K,并且對(duì)光學(xué)元件的控溫范圍要求非常嚴(yán)格,因此就需要研制一套低溫真空實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)相關(guān)的光學(xué)元件進(jìn)行低溫實(shí)驗(yàn)。
2系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的建立
該光學(xué)系統(tǒng)的最主要部件之一是動(dòng)鏡裝置部分?;诜瓷溏R的溫度要冷卻到150K并對(duì)反射鏡的變形進(jìn)行探究的目的,就需要建立一套高真空和低溫應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),該系統(tǒng)還要滿足進(jìn)行其它光學(xué)元件的低溫實(shí)驗(yàn)需要。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置由真空機(jī)組、低溫真空腔體、防振系統(tǒng)、測(cè)量裝置等主要部分組成。
2.1低溫真空腔體設(shè)計(jì)
低溫真空光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)示意圖如圖1所示,1-機(jī)械泵2-預(yù)閥3-分子泵4-高閥5-銅帶6-低溫真空腔7-直線電機(jī)8-電源9-被測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)10-ZYGO干涉儀11-光學(xué)窗口12-監(jiān)控計(jì)算機(jī)13-溫控電路14-鉑電阻15-電熱器16-液氮箱17-活性炭18-氮?dú)?9液氮20低閥。低溫真空腔體是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心部分,其示意圖見如圖2,1—抽氣管2-液氮桶3-上腔體4-銅帶5-引線出口6-支撐平臺(tái)7-下腔體8-電機(jī)支撐9-梯形支撐10-光學(xué)窗口11-O形圈12-動(dòng)鏡支撐框架13-O形圈14-活性炭15-出氣管16-進(jìn)液管。腔體總高461mm,外殼直徑284mm。內(nèi)有圓柱形液氮容器,可以儲(chǔ)存液體約4升。其中的光學(xué)元件支撐框架是專門為動(dòng)鏡設(shè)計(jì)的,其高度177mm。整個(gè)腔體可以測(cè)試直徑小于250mm,高度小于200mm的各類反射鏡和光學(xué)元件。
液氮桶下面用銅帶接光學(xué)元件裝置,當(dāng)液氮桶灌注液氮后,冷量通過銅帶傳導(dǎo)給光學(xué)元件裝置。下腔體的石英玻璃光學(xué)窗口直徑為64mm.光學(xué)元件支撐結(jié)構(gòu)由支撐平臺(tái)和固定夾板組成。用固定夾板是為了防止光學(xué)元件框架移動(dòng),并保證光線垂直射到動(dòng)鏡表面上。由于動(dòng)鏡需要電機(jī)驅(qū)動(dòng),而電機(jī)的發(fā)熱量為3-5W,而這部分熱量輻射對(duì)動(dòng)鏡有很大影響,因此就用導(dǎo)熱率較高的紫銅支撐把一部分熱量盡可能的傳遞給系統(tǒng)外部。由于光學(xué)元件裝置部分需要冷卻因此就需要盡量避免它和外界和腔體傳遞熱量,因此就考慮用梯形支撐,由于梯形支撐壁很薄,就起到了很好的隔熱功能。
2.2真空抽氣系統(tǒng)和活性炭處理
真空抽氣系統(tǒng)由機(jī)械泵和分子泵組成。由于ZYGO干涉儀器對(duì)震動(dòng)非常敏感,在光學(xué)測(cè)試的同時(shí),關(guān)掉機(jī)械泵和分子泵。在關(guān)掉機(jī)械泵和分子泵的期間,還要維持真空腔體內(nèi)的真空,故考慮在腔體內(nèi)加活性炭以維持腔體內(nèi)的真空度。為了去處活性炭中的水汽和其它氣體,需要對(duì)其進(jìn)行烘烤預(yù)處理?;钚蕴吭诩庸さ臅r(shí)候已經(jīng)固定于上組件中,所以把整個(gè)上組件放在DZF-6210真空干燥箱中,在溫度為100°C,烘烤約48小時(shí)使得真空度穩(wěn)定在0.1Pa,然后再做真空低溫實(shí)驗(yàn)。
2.3ZYGO激光平面干涉儀器
非平面的光學(xué)元件可以用He-Ne儀器進(jìn)行光學(xué)測(cè)量,而平面型光學(xué)元件只能用ZYGO干涉儀如圖3進(jìn)行測(cè)量,由于ZYGO干涉儀器對(duì)震動(dòng)非常敏感,因此就需要防震辦法。如圖3為ZYGO激光平面干涉儀及其防震裝置。
3關(guān)鍵部件的分析和設(shè)計(jì)
3.1光學(xué)窗口的有限分析
干涉測(cè)量的光線要通過窗口,所以就要考慮窗口的厚度對(duì)測(cè)量誤差的影響,應(yīng)盡可能使光學(xué)窗口厚度最小,同時(shí)還要能承受外部一個(gè)大氣壓的功能。在外部一個(gè)大氣壓,內(nèi)部幾乎為真空的條件下,綜合考慮窗口折射帶來誤差的影響和其強(qiáng)度的大小,要求石英玻璃窗口的最大變形小于一個(gè)波長(zhǎng)λ(λ=0.53μm)。
通過ANSYS軟件建立動(dòng)鏡的有限元模型,并施加邊界條件,改變動(dòng)鏡的厚度,進(jìn)行變厚度有限元分析。如圖4-圖6是其中比較有代表性的三個(gè)分析結(jié)果。從有限元分析結(jié)果可以得到不同厚度玻璃窗口最大變形比較。光學(xué)窗口厚8mm時(shí)其最大變形0.989μm遠(yuǎn)超過一個(gè)波長(zhǎng),當(dāng)其厚度從10mm變到12mm,起最大變形都小于一個(gè)波長(zhǎng),但是變化值并不大。窗口厚度變大,其折射帶來的誤差就大,為了保證其強(qiáng)度,綜合這兩個(gè)因素選擇10mm厚,徑厚比為6.4∶1的玻璃窗口。
3.2梯形支撐的設(shè)計(jì)
梯形支撐是連接真空腔體和支撐平臺(tái)的關(guān)鍵部件,如圖7為其示意圖,圖中為熱端溫度,為冷端溫度。它一方面要求滿足盡量減少導(dǎo)熱,起到“絕熱”的功能,另一方面又要求其強(qiáng)度能滿足實(shí)驗(yàn)的要求。
由公式4可以看出傳熱量和材料屈服強(qiáng)度和材料導(dǎo)熱系數(shù)之比成反比。欲使傳熱量越小,就應(yīng)該選擇越大的材料,即材料的屈服強(qiáng)度盡量大,材料的導(dǎo)熱系數(shù)盡量小。由文獻(xiàn)[2和[3并且考慮到加工成本經(jīng)濟(jì)性,選擇不銹鋼作為梯形支撐的材料。并計(jì)算選取梯形支撐的壁厚1mm。參閱金屬材料數(shù)據(jù)庫可得到不銹鋼的低溫導(dǎo)熱系數(shù),對(duì)溫度區(qū)間20K∽300K進(jìn)行擬合可以得到不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)擬合公式如圖8所示。即
在設(shè)計(jì)載荷為500N,平安系數(shù)取1.5,不銹鋼的屈服強(qiáng)度為210MPa,支撐高度為0.046m,高溫端為300K,低溫端取150K。由公式(4)計(jì)算得漏熱量為0.042W,可以忽略不計(jì)。
4小結(jié)
現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展對(duì)觀測(cè)和成像設(shè)備的工作波段和空間分辨率都有很高的要求,低溫真空技術(shù)越來越受到關(guān)注。本文探究了小型低溫光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的相關(guān)技術(shù)。重點(diǎn)討論了真空低溫腔的結(jié)構(gòu)、光學(xué)窗口影響及其有限元分析和梯形支撐的設(shè)計(jì),并給出了實(shí)驗(yàn)裝置的系統(tǒng)示意圖,對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了探索,為近一步的低溫光學(xué)探究打下了基礎(chǔ),并在以后的工作中不斷完善。
參考文獻(xiàn)
[1楊世銘陶文銓《傳熱學(xué)》(第三版)高等教育出版社1998
[2馬慶芳芳榮生項(xiàng)立成郭舜《實(shí)用熱物理性質(zhì)手冊(cè)》中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社1986
[3宋鍵朗楊?yuàn)^為袁文彬等《材料手冊(cè)——金屬》上海航天局第八零七探究所1992
1.1酚酸類化合物
酚酸類化合物是千里光中重要的化學(xué)成分。何忠梅等[8]分離千里光全草的乙酸乙酯提取物,從中得到綠原酸和咖啡酸。王雪芬等[9]從千里光中分離得到氫醌、對(duì)羥基苯乙酸、香莢藍(lán)酸、水楊酸、焦粘酸。千里光中還含有2-(1,4-二羥基環(huán)己烷基)-乙酸[7]。
1.2黃酮類化合物
何忠梅等[8]研究表明千里光中含有槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷、金絲桃苷、槲皮素、異鼠李素。史輯等[6]從千里光中提取分離出大黃素。陳錄新等[7]利用色譜技術(shù)進(jìn)行分離純化,得到蒙花苷。
1.3揮發(fā)油類化合物
王道平等[10]采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法分離和鑒定千里光揮發(fā)油成分,試驗(yàn)結(jié)果表明千里光中主要含有的揮發(fā)油成分為十四烯、4-乙烯基苯酚、δ-欖香烯、4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚、莰烯、(E,E)-α-金合歡烯和三環(huán)烯等。甘秀海等[11]利用水蒸氣蒸餾法從千里光花中提取揮發(fā)油,主要分離出(E)-羅勒烯、橙花叔醇、α-蒎烯、(Z)-羅勒烯、2-萘胺等。何忠梅等[12]從千里光中分離得到主要揮發(fā)油成分為α-石竹烯、石竹烯氧化物、棕櫚酸、亞油酸等。周欣等[13]利用GC-MS從黔產(chǎn)千里光中主要分離出萜類化合物、脂肪族類化合物和芳香族類化合物,含有芳樟醇、萜品醇、香葉醇、龍腦、丁子香酚、對(duì)聚傘素和植醇等活性成分。肖鳳艷[14]對(duì)千里光莖、葉進(jìn)行提取、分析得到正十六烷酸、2,6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)-雙環(huán)-[3.1.1]-庚-2-烯、1-甲基-2-戊基-環(huán)丙烷等。
1.4萜類化合物
楊華等[15]從植物千里光中分得四個(gè)新艾里莫芬烷型倍半萜類成分,它們的結(jié)構(gòu)分別為:7β,11-環(huán)氧-9α,10α-環(huán)氧-8-羰基艾里莫芬烷、8,11-過氧-9α,10α-環(huán)氧-6-烯-8β-羥基艾里莫芬烷、7(11)-烯-9α,10α-環(huán)氧-8-羰基艾里莫芬烷、6-烯-9α,10α-環(huán)氧-11-羥基-8-羰基艾里莫芬烷。Tian等[16,17]從千里光乙醇提取物中分離出4種藍(lán)花楹酮苷類、4種藍(lán)花楹酮類似物和4種苯醌衍生物。藍(lán)花楹酮苷類以同分異構(gòu)體的混合形式存在,藍(lán)花楹酮類似物tetrahydrojacaranone、2,3-di-hydro-3-hydroxyljacaranoneethylester、jacaranoneethylester-4-O-glucoside、C-2'monoester則為互變異構(gòu)體的混合物。苯醌衍生物為藍(lán)花楹酮乙酯、藍(lán)花楹酮、藍(lán)花楹酮甲酯和千里光內(nèi)酯。此外,還含有羽扇烯酮、齊墩果烷[6]。1.6其他化合物除以上論述的化學(xué)成分以外,千里光中還含有一些其他的成分。王耕等[18]用等離子體發(fā)射光譜對(duì)千里光中微量元素進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果證明千里光中含有13種微量元素,分別為Ca、Zn、Mn、Se、Fe、B、Pb、Cu、Mg、K、Na、Al、Si。Valadon等[19]系統(tǒng)研究表明千里光花中的類胡蘿卜素類成分有α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、β-玉米胡蘿卜素、菊黃質(zhì)和毛莨黃素等。千里光中還含有木脂素類化合物消旋丁香酯素[6]和甾醇類化合物β-谷甾醇、胡蘿卜苷[7]。
2千里光的藥理作用
現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,千里光具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化及清除自由基的作用。但毒理學(xué)研究表明其也具有一定的毒性。
2.1抗菌作用
千里光是廣譜性抗菌藥。饒海等[20]采用牛津杯法觀察千里光的抗菌作用,發(fā)現(xiàn)千里光乙醇提取液對(duì)肺炎鏈球菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌具有一定的抑制作用。錢剛等[21]應(yīng)用倍比稀釋法檢測(cè)千里光水煎液的抗菌效果,檢測(cè)結(jié)果表明,千里光對(duì)金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌、甲型副傷寒桿菌、福氏痢疾桿菌、溫和氣單胞菌和遲鈍愛德華菌均有一定的抑制作用。張文平等[22]應(yīng)用血清藥理學(xué)方法研究千里光抗金黃色葡萄球菌的作用及其機(jī)制,用從千里光中分離的黃酮類化合物給小鼠灌胃并觀察含藥血清對(duì)金黃色葡萄球菌超微結(jié)構(gòu)的影響,實(shí)驗(yàn)表明千里光的抗金黃色葡萄球菌作用機(jī)制可能是抑制細(xì)菌的DNA、RNA、蛋白質(zhì)和肽聚糖的合成,其作用有效成分可能是黃酮類化合物。
2.2抗炎作用
李華等[23]首次采用耳腫脹度抑制率藥理效應(yīng)法測(cè)定千里光提取物凍干粉藥動(dòng)學(xué)參數(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),在一定劑量范圍內(nèi)給小鼠腹腔注射千里光提取物凍干粉,能較迅速地產(chǎn)生藥理效應(yīng),使耳腫脹度抑制率顯著提高,表明千里光提取物凍干粉具有良好的抗炎作用,且藥效持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),有利于藥效的充分發(fā)揮。張文平等[24]用二甲苯致小鼠耳廓腫脹,并給其腹腔注射醋酸致腹腔毛細(xì)血管通透性增高以及小鼠棉球肉芽腫,以此觀察千里光總黃酮的抗炎作用,實(shí)驗(yàn)證明千里光總黃酮對(duì)多種炎癥模型均有明顯的對(duì)抗作用,且為千里光抗炎作用的主要有效部位之一,此作用部分是與炎癥因子PGE2的產(chǎn)生和釋放受抑制有關(guān)。
2.3抗病毒及抗腫瘤作用
何忠梅等[25]運(yùn)用細(xì)胞體外病變效應(yīng)法檢測(cè)千里光水煎劑在人宮頸癌HeLa細(xì)胞中對(duì)人流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒、柯薩奇病毒B3、腺病毒3型和單純皰疹病毒I型的抑制作用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明千里光水煎劑在體外對(duì)副流感病毒和呼吸道合胞病毒有抑制作用。其還采用MTT法測(cè)定千里光總黃酮對(duì)人肝癌細(xì)胞株SMMC-7721、人胃癌細(xì)胞株SGC-7901和人乳腺癌細(xì)胞株MCF-7的生長(zhǎng)抑制情況,發(fā)現(xiàn)千里光總黃酮在體外有明顯的抗腫瘤活性[26]。成秉辰[27]采用3H-TdR摻入法觀察千里光總堿對(duì)小鼠黑色素瘤B16F10株的影響,實(shí)驗(yàn)證明千里光總堿具有抑制體外培養(yǎng)的小鼠黑色素瘤細(xì)胞增殖作用。Collins等[28]研究表明千里光水提液對(duì)HIV-1病毒有一定抑制作用。
2.4抗氧化及清除自由基作用
陸艷麗等[29]研究千里光黃酮提取物對(duì)DPPH自由基的清除作用,發(fā)現(xiàn)千里光黃酮提取物對(duì)DPPH自由基有較強(qiáng)的清除作用。楊新星等[30]研究表明千里光中多酚提取物可有效地阻止氧自由基對(duì)DNA的損傷和對(duì)脂質(zhì)的過氧化。王如陽等[31]證明千里光提取液具有較強(qiáng)的清除超氧自由基和羥自由基的作用,其中水提液清除超氧自由基的抗氧化活性較好,醇提液清除羥自由基的抗氧化活性較好。Liu等[32]研究結(jié)果顯示千里光水提物可有效地抑制大鼠紅細(xì)胞溶血以及大鼠腎臟和腦組織勻漿脂質(zhì)過氧化作用,且具有強(qiáng)烈的超氧陰離子和羥自由基清除活性,僅有輕微的促氧化效應(yīng)。
2.5其他作用
張靜等[33]在體外培養(yǎng)陰道毛滴蟲,用千里光乙醇提取物進(jìn)行體外抗陰道毛滴蟲實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明千里光提取物在體外具有殺滅和抑制陰道毛滴蟲生長(zhǎng)的作用。陳進(jìn)軍等[34]采用醋酸扭體法和熱板法研究不同劑量千里光乙醇提取物凍干粉的鎮(zhèn)痛作用和采用骨髓微核試驗(yàn)研究不同劑量千里光提取物凍干粉的致突變作用,實(shí)驗(yàn)顯示122.72~130.90mg·kg-1千里光提取物凍干粉能同時(shí)滿足無致突變作用和顯著鎮(zhèn)痛作用的雙重條件。譚宗建等[35]用四氯化碳建立小鼠肝損傷模型,以聯(lián)苯雙酯為陽性對(duì)照,對(duì)不同劑量的千里光進(jìn)行保肝作用研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)千里光能顯著降低血清ALT、AST的升高,抑制肝臟組織病理學(xué)改變,保護(hù)肝功能。
2.6毒理研究
韓佳寅等[36]采用小鼠全胚胎培養(yǎng)模型,觀察千里光中千里光堿對(duì)胚胎生長(zhǎng)發(fā)育和組織器官形態(tài)分化的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示隨著千里光堿濃度的增加,胚胎的生長(zhǎng)發(fā)育和組織器官形態(tài)分化受到的影響越來越嚴(yán)重,其中卵黃囊循環(huán)、心、視系統(tǒng)、嗅系統(tǒng)、下頜突和后肢芽的影響最為明顯,這表明千里光堿對(duì)體外培養(yǎng)的小鼠胚胎有明顯的毒性作用,也說明妊娠期暴露于該化合物中會(huì)對(duì)胎兒具有潛在的毒性。趙雍等[37]探討千里光及其復(fù)方千柏鼻炎片的胚胎毒性及其特點(diǎn),為妊娠期安全用藥提供參考,結(jié)果顯示千里光單味藥及千柏鼻炎片均具有一定程度的胚胎毒性,主要表現(xiàn)為骨骼發(fā)育異常。于增杰等[38]通過小鼠畸形試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)千里光70%乙醇提取物在高劑量下能夠引起雄性小鼠畸形。陳進(jìn)軍等[39]制備了千里光70%乙醇提取物凍干粉,用昆明種雌雄性小鼠進(jìn)行了該提取物的微核試驗(yàn),結(jié)果表明千里光70%乙醇提取物僅在較高劑量時(shí)能夠?qū)π“资螽a(chǎn)生致突變作用。王秀坤等[40]觀察我國(guó)不同產(chǎn)地千里光對(duì)小鼠的急性毒性反應(yīng),實(shí)驗(yàn)證明不同產(chǎn)地千里光毒性有很大差異。夏啟松等[41]在基因表達(dá)層次上探討中藥千里光乙醇提取液對(duì)小鼠肝臟的毒性機(jī)制,發(fā)現(xiàn)千里光可導(dǎo)致小鼠肝臟基因表達(dá)譜顯著變化,且差異表達(dá)基因與其肝損傷間有高度關(guān)聯(lián)性,這對(duì)闡明千里光屬植物的肝損傷機(jī)制具有十分重要的作用。
3小結(jié)與展望
無論是市場(chǎng)營(yíng)銷專業(yè)本身,還是廣告學(xué)課程,都是來源于生活,又高于生活。這為廣告學(xué)的教學(xué)提供了很好的素材。在教學(xué)中一定要秉承理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)原則,采用多種教學(xué)法并存的方法,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。
1.進(jìn)一步強(qiáng)化案例教學(xué)法
如今經(jīng)管類院校在教學(xué)中廣泛采用案例教學(xué)法。廣告學(xué)作為一門綜合學(xué)科,具有非常強(qiáng)的操作性和創(chuàng)新性。這門學(xué)科需要學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下,發(fā)揮創(chuàng)意,不僅要善于學(xué)習(xí)理論知識(shí),更要善于觀察生活、把握時(shí)代特色,鼓勵(lì)發(fā)散思維、嫁接思維。因此,案例教學(xué)法在課程學(xué)習(xí)中尤為重要。第一,經(jīng)典案例。在廣告學(xué)中,有許多理論來自于廣告創(chuàng)作人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。在課堂講述中,用經(jīng)典案例來說明,更能刺激學(xué)生對(duì)理論的學(xué)習(xí)熱情。第二,代表性案例。將廣告熱點(diǎn)作為案例講述,并帶領(lǐng)學(xué)生深入分析。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力,必須讓學(xué)生多觀察、多思考,也就是啟迪學(xué)生的思維創(chuàng)造力。學(xué)生本來就喜歡追趕潮流,也樂于去接受新事物,廣告熱點(diǎn)問題本身就受到學(xué)生的關(guān)注,以此作為突破口,更能引起學(xué)生的共鳴。第三,網(wǎng)絡(luò)廣告案例。在目前的廣告學(xué)課程體系中,對(duì)具有時(shí)代特征的新媒體、網(wǎng)絡(luò)廣告模式的講述非常少。但這又是未來的營(yíng)銷、廣告發(fā)展的方向。因此,在課程講述中有選擇地講述網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷案例,啟發(fā)學(xué)生的思維。在平時(shí)的工作中,教師需要收集廣告案例,建立案例庫。管理類課程有一個(gè)共性,即權(quán)變的影響:環(huán)境不同,則方法不同。案例的學(xué)習(xí)就是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)尋找不同的變量,并匹配不同的理論,查找解決方案的過程。此外,對(duì)于授課教師來說,案例收集的過程也是獲取知識(shí)的過程,并不斷關(guān)注時(shí)展的特征。在案例教學(xué)的過程中,教師雖然是將主動(dòng)權(quán)交給了學(xué)生,讓學(xué)生有更多展示的機(jī)會(huì),但教師需要將大量工作做在課前,例如對(duì)案例的精簡(jiǎn)、整合、分析、歸納等,這也是一個(gè)學(xué)習(xí)和提高的過程。另外,教師需要在課后給學(xué)生布置作業(yè),讓學(xué)生查找資料,尋找解決方案,多動(dòng)手,勤動(dòng)腦。通過多看、多想、多練,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)廣告創(chuàng)作的感覺。
2.專題教學(xué)法
教師需要結(jié)合課程內(nèi)容,結(jié)合實(shí)際情況有針對(duì)性的做些專題講座。在專題教學(xué)法中,可以將課程中的重復(fù)內(nèi)容進(jìn)行凝結(jié)歸納,并在主題突出的情況下啟發(fā)學(xué)生的思維能力。這種教學(xué)法需要結(jié)合教材,又高于教材,突出主題,增強(qiáng)教學(xué)的針對(duì)性。例如,在廣告學(xué)課程中,廣告心理學(xué)部分與消費(fèi)者行為學(xué)的重合、廣告調(diào)查部分與市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)課程的重合等,通過專題教學(xué)法可有效消除。
3.演示教學(xué)法
演示教學(xué)法的重點(diǎn)在于優(yōu)秀廣告的展示。只有看得多,才能鍛煉出學(xué)生的欣賞能力。當(dāng)代的教學(xué)手段日趨先進(jìn),教師可以利用電腦、投影儀、互聯(lián)網(wǎng)等多種信息教學(xué)手段,靈活運(yùn)用PPT課件插入廣告圖片、播放廣告視頻等多種方式,讓學(xué)生欣賞優(yōu)秀廣告作品的同時(shí),有目的地講述作品成功點(diǎn)在何處,提升學(xué)生的廣告欣賞水平,了解廣告成功的因素,潛移默化式地提升學(xué)生的廣告創(chuàng)作能力。另外,可以通過作業(yè)的方式,要求學(xué)生在課后查找有名的廣告網(wǎng)站,例如中華廣告網(wǎng)、中國(guó)廣告設(shè)計(jì)網(wǎng)、中國(guó)廣告網(wǎng)等,通過某個(gè)主題搜索、尋找優(yōu)秀的廣告作品,使學(xué)生提高廣告素養(yǎng),達(dá)到教學(xué)目的。
4.實(shí)踐教學(xué)法
實(shí)踐教學(xué)是讓學(xué)生整合知識(shí),快速成長(zhǎng)的有效途徑,但這類教學(xué)需要整合企業(yè)資源,尋找適合學(xué)生操作的廣告項(xiàng)目,來達(dá)到提升學(xué)生能力的目的。例如,讓學(xué)生參與創(chuàng)業(yè)策劃大賽、營(yíng)銷策劃大賽、與某些企業(yè)合作參與廣告設(shè)計(jì)項(xiàng)目、包裝品牌設(shè)計(jì)項(xiàng)目等,讓學(xué)生在實(shí)際設(shè)計(jì)中獲得直觀的認(rèn)識(shí),教師在旁指導(dǎo)說明,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。另外,在課堂中,還可以通過某些課題,讓學(xué)生開動(dòng)腦筋,例如:關(guān)于某某項(xiàng)目的廣告主題的思考、對(duì)某項(xiàng)目策劃的廣告方案等。在這里需要提出的是,基于網(wǎng)絡(luò)廣告的迅速發(fā)展和新媒體的出現(xiàn),如何有效地利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣告宣傳,是需要教師考慮和學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)重點(diǎn)。畢竟,目前在網(wǎng)絡(luò)上做宣傳的方式都具有很強(qiáng)的技術(shù)性質(zhì),例如搜索引擎、博客營(yíng)銷、病毒營(yíng)銷、植入式廣告等。但隨著時(shí)代的發(fā)展,營(yíng)銷專業(yè)和廣告專業(yè)的學(xué)生就業(yè)時(shí)會(huì)向網(wǎng)絡(luò)廣告領(lǐng)域擴(kuò)展,不掌握這部分的技術(shù)就意味著與時(shí)代的需求脫節(jié)。因此,教師在課程教學(xué)中,也需要有目的的加強(qiáng)這部分的培養(yǎng)。
5.研究教學(xué)法
當(dāng)然,我們?cè)谡n程的學(xué)習(xí)中,也需要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握,引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)課外閱讀,并指導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻(xiàn),確定研究方向,用科學(xué)研究的方法來解決廣告問題,并學(xué)習(xí)寫作專業(yè)論文,為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。這種方式可以和課程考核機(jī)制結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)造能力。
二、結(jié)語
(1)觀察光在空氣中傳播,光從空氣斜射入水中,光從空氣斜射入玻璃.(2)觀察光從空氣斜射入水中,光從空氣斜射入玻璃.(3)觀察光從空氣斜射入水中,光從空氣斜射入玻璃磚和從玻璃磚中斜射出來,畫出折射光線,比較折射角和入射角的大小.(4)觀察光從水中斜射入空氣和光從玻璃斜射入空氣的情況,畫出折射光線,比較折射角與入射角的大小.(5)觀察光從空氣斜射入水中,入射光線逐漸靠近水面和光從水中斜射入空氣,入射光線逐漸靠近水面時(shí),折射光線的情況.(6)觀察光從空氣斜射入玻璃,入射光線逐漸靠近玻璃時(shí),從玻璃斜射入空氣,入射光線逐漸靠近玻璃時(shí),折射光線的情況.(7)觀察光垂直于玻璃表面入射,垂直于水面入射時(shí)的情況.(8)探究光在折射時(shí),光路是否可逆.(9)觀察一只直的筷子斜放入水中時(shí)的情況.(10)一位同學(xué)將一枚硬幣放在碗的底部,然后向后退到恰好看不到它的位置.請(qǐng)另一位同學(xué)往杯子里緩緩注水(注意不能移動(dòng)硬幣的位置),第一位同學(xué)觀察現(xiàn)象.
2設(shè)計(jì)思路
2.1教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):光的折射規(guī)律的建立.教學(xué)難點(diǎn):利用光的折射規(guī)律解釋生活中的一些現(xiàn)象.
2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
初二的學(xué)生由于剛剛接觸物理,自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的次數(shù)應(yīng)該還不是太多,動(dòng)手能力和觀察能力都有待加強(qiáng).而光的折射這一節(jié)主要是靠實(shí)驗(yàn)來完成教學(xué)目標(biāo)的.因此如何選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材讓學(xué)生既能很方便的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,又能很直觀的觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是這節(jié)課能否成功的關(guān)鍵.當(dāng)然,實(shí)驗(yàn)順序的安排也是非常重要的.考慮到學(xué)生對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)器材在前面一章已有接觸,但對(duì)研究光的折射特點(diǎn)的器材處理還沒有經(jīng)驗(yàn),所以決定先做演示實(shí)驗(yàn).這樣既可以讓學(xué)生知道如何操作,又可以讓學(xué)生觀察到光的折射現(xiàn)象.在學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)到難,層層深入.每次實(shí)驗(yàn)學(xué)生所用器材基本一樣,只是要求有所不同,這樣即使學(xué)生第一次實(shí)驗(yàn)不成功,也會(huì)在以后的實(shí)驗(yàn)中慢慢掌握做實(shí)驗(yàn)的技巧,體會(huì)到成功的喜悅.
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程
3.1新課導(dǎo)入
教師演示實(shí)驗(yàn):(1)光在空氣中沿直線傳播.(2)光從空氣斜射入水中.教師提問:同學(xué)們?cè)趧倓偟膶?shí)驗(yàn)中看到了什么現(xiàn)象?學(xué)生分小組討論后回答.(注:通過教師演示實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生探究熱情.同時(shí)熟悉新器材的使用.)教師提問:在前面我們?cè)鴮W(xué)過光在什么情況下沿直線傳播?學(xué)生回答.教師提問:現(xiàn)在光從空氣斜射入水中,傳播方向?yàn)槭裁窗l(fā)生了改變?學(xué)生討論后,可在教師的引導(dǎo)下回答.教師演示實(shí)驗(yàn):光從空氣斜射入玻璃.教師提問:同學(xué)們?cè)趧倓偟膶?shí)驗(yàn)中看到了什么現(xiàn)象?學(xué)生討論回答.(注:通過進(jìn)一步類似的演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)光的折射現(xiàn)象有個(gè)初步印象.同時(shí)更加熟悉新器材的使用.)教師:現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn):學(xué)生實(shí)驗(yàn):(1)光從空氣斜射入水中;(2)光從空氣斜射入玻璃.教師提問:大家在剛剛的實(shí)驗(yàn)中看到了什么現(xiàn)象?請(qǐng)一個(gè)學(xué)生回答,其他學(xué)生可補(bǔ)充.教師:這些實(shí)驗(yàn)也可表明光可以在玻璃、空氣、水中傳播.像這些可以讓光通過的物質(zhì)我們稱之為光的傳播介質(zhì).對(duì)上面的實(shí)驗(yàn)我們可以歸納為:光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播;光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),有一部分光被反射回來,有一部分光進(jìn)入另一種介質(zhì),且光的傳播方向發(fā)生改變.這就是我們本節(jié)課要研究的內(nèi)容:光的折射(板書).
3.2進(jìn)行新課
教師:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做光的折射.用多媒體展示光從空氣斜射入水中的現(xiàn)象和光學(xué)示意圖.分別介紹入射光線、反射光線、折射光線、法線、分界面、入射角、反射角、折射角等概念.教師:請(qǐng)大家利用手邊器材完成下列兩個(gè)實(shí)驗(yàn),注意觀察所有的光線是否在同一平面且在紙上畫出大概的折射光線,標(biāo)出入射角和折射角.(1)光從空氣斜射入水中.(2)光從空氣斜射入玻璃中和從玻璃磚中出來的情況.教師:請(qǐng)大家根據(jù)畫出的光路圖,比較折射角與入射角的大?。?學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)畫出光路圖,既可培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力又能提高學(xué)生的思維能力.學(xué)生完成實(shí)驗(yàn),畫完圖后,教師選一個(gè)學(xué)生畫的圖進(jìn)行實(shí)物投影,講解評(píng)價(jià).教師:請(qǐng)大家再次利用手邊器材完成下列幾個(gè)實(shí)驗(yàn),并在紙上畫出折射光線,標(biāo)出入射角和折射角并比較大小.學(xué)生實(shí)驗(yàn):(1)光從水中斜射入空氣;(2)光從玻璃斜射入空氣.學(xué)生完成實(shí)驗(yàn),畫完圖后,教師選一個(gè)學(xué)生畫的圖進(jìn)行實(shí)物投影,講解評(píng)價(jià).教師將學(xué)生畫的正確的幾幅圖放在一起進(jìn)行比較.學(xué)生討論,教師引導(dǎo),得出結(jié)論:光斜射時(shí),空氣中的光線與法線的夾角總比其它透明介質(zhì)中的光線與法線的夾角大.教師:請(qǐng)大家利用手邊器材完成下列幾個(gè)實(shí)驗(yàn),注意觀察入射光線和折射光線.左邊一大組完成實(shí)驗(yàn):(1)光從空氣斜射入水中,讓入射光線逐漸靠近水面.(2)光從水中斜射入空氣,讓入射光線逐漸靠近水面.右邊一大組完成實(shí)驗(yàn):(1)光從空氣斜射入玻璃,讓入射光線逐漸靠近玻璃表面.(2)光從玻璃斜射入空氣,讓入射光線逐漸靠近玻璃表面.請(qǐng)兩大組各派一個(gè)代表說出實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,其他學(xué)生可進(jìn)行補(bǔ)充.(注:培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)的合作競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述的語言表達(dá)能力.)學(xué)生討論,教師引導(dǎo)得出結(jié)論:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),入射角增大(或減小)時(shí),折射角也隨之增大(或減小).教師:剛剛我們做的所有實(shí)驗(yàn)都是光斜射時(shí)的實(shí)驗(yàn),那么如果光垂直于分界面入射時(shí)情況會(huì)怎樣呢?請(qǐng)大家再次利用手邊器材完成下列幾個(gè)實(shí)驗(yàn),并完成光路圖.(1)光從空氣垂直射向水中.(2)光從空氣垂直射向玻璃磚.教師:把我們剛剛做的大量實(shí)驗(yàn)做個(gè)小結(jié),應(yīng)該可以發(fā)現(xiàn)光在折射時(shí)具有以下特點(diǎn):當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi);折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè);入射角增大(或減小)時(shí),折射角也隨之增大(或減小).光垂直于介質(zhì)表面入射時(shí),折射角等于零.(注:劃?rùn)M線部分由學(xué)生回答.)教師:我們?cè)谇耙徽聦W(xué)過,光在反射時(shí),光路是可逆的,那么在折射時(shí),光路是否可逆呢?學(xué)生實(shí)驗(yàn):探究光在折射時(shí),光路是否可逆.教師:通過實(shí)驗(yàn)我們又知道了光在折射時(shí)的一個(gè)特點(diǎn):光在折射時(shí),光路是可逆的.
3.3利用光的折射特點(diǎn)解釋生活中的一些現(xiàn)象
(1)學(xué)生實(shí)驗(yàn):將一只直的筷子斜放在空碗中,向碗內(nèi)緩緩注水.要求學(xué)生觀察并描述看到的現(xiàn)象.教師用畫圖法簡(jiǎn)單講解此現(xiàn)象的原因.并說明從岸上看水里的物體,水里物體的位置變淺了.(2)實(shí)物投影課本第80頁最上面的三幅圖,引導(dǎo)學(xué)生利用光的折射解釋此現(xiàn)象.(3)學(xué)生實(shí)驗(yàn):將一枚硬幣放在不透明碗的底部,然后向后退到恰好看不到硬幣的位置.另一位同學(xué)向碗內(nèi)緩緩注水(注意不要移動(dòng)硬幣的位置),第一位同學(xué)注意觀察現(xiàn)象.學(xué)生討論后,嘗試用光的折射現(xiàn)象解釋此現(xiàn)象.(4)課堂閱讀:讓學(xué)生閱讀課本第82頁,知道我們每天看到的太陽為什么有時(shí)形狀不同.
3.4交流與小結(jié)
學(xué)生討論今天學(xué)到了哪些知識(shí)?學(xué)生發(fā)言,其他學(xué)生補(bǔ)充.
4反思
本課程內(nèi)容分為:光通信基本理論、光纖通信基本原理、光纖通信新技術(shù)特征等三大部分.主要內(nèi)容為:緒論、光纖發(fā)展、光波導(dǎo)理論與光纖特性、光纜及工程應(yīng)用、光發(fā)送與接收、光無源器件、光放大器、光纖通信系統(tǒng)與設(shè)計(jì)等.采用的教學(xué)方法以課堂教學(xué)為主,輔以實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等.授課對(duì)象為我校本科專業(yè)自動(dòng)化、通信工程、電子信息工程等專業(yè),授課理論學(xué)時(shí)54,實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)18,各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配從近4年的教學(xué)看,大家普遍認(rèn)為該課程理論較難、實(shí)訓(xùn)操作難、而且理論與實(shí)訓(xùn)結(jié)合較少.導(dǎo)致大學(xué)生們對(duì)該課程缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性,不利于專業(yè)技能人才的培養(yǎng).作者根據(jù)近4年的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生獲取該課程的知識(shí)、技能的效果,從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、手段及見習(xí)實(shí)訓(xùn)等幾個(gè)方面提出教研教改的意見.
2光纖通信課程理論教學(xué)
針對(duì)同學(xué)們反映本課程中難懂的理論知識(shí)、課前我補(bǔ)充了一些基礎(chǔ)知識(shí).比如光波導(dǎo)理論、高等數(shù)學(xué)、光電子技術(shù)、電磁學(xué)等知識(shí)在該課程中要用到的重要理論.列出一些參考書目供學(xué)有余力的同學(xué)選讀,比如楊祥林編著的《光纖通信系統(tǒng)》,北京郵電大學(xué)出版社出版的顧畹儀編著《光纖通信系統(tǒng)》教材.我們采用多種方法分析一些抽象概念,逐步闡述.例如,光纖傳輸?shù)牟▌?dòng)理論是光纖通信理論中的一個(gè)重要內(nèi)容,通常采用的方法就是波動(dòng)方程和電磁場(chǎng)表達(dá)式求解,其過程繁雜,同學(xué)們很難將推導(dǎo)出的理論結(jié)果和實(shí)際上的物理意義對(duì)應(yīng).因此在該部分的教學(xué)中采用先引入并重點(diǎn)講解波導(dǎo)、導(dǎo)波等概念的方法,然后解釋傳輸模式,不同的模式對(duì)應(yīng)不同的傳播角,產(chǎn)生不同的離散模式是由于光波在芯區(qū)和包層分界面上發(fā)生反射時(shí)產(chǎn)生相位移動(dòng)引起的,在理解概念的基礎(chǔ)上,再運(yùn)用特征方程理論推導(dǎo)出結(jié)論.充分利用多媒體的優(yōu)勢(shì),多媒體PPT教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合,以便提高教學(xué)質(zhì)量.結(jié)合該學(xué)科的實(shí)際,作者制作了適合實(shí)際情況的PPT課件,課件的教學(xué)效果良好,比如在講解數(shù)字光纖通信系統(tǒng)組成的時(shí)候,結(jié)合PPT課件圖,直觀、形象生動(dòng)的看出了系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纖光纜、中繼器與光接收機(jī)等基本單元組成.此外還包括一些互連與光信號(hào)處理器件,如光纖連接器、隔離器、調(diào)制器、濾波器、光開關(guān)及路由器、分插復(fù)用器ADM等.
3光纖通信實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)
本課程的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)除了安排常規(guī)的8個(gè)實(shí)驗(yàn),模擬信號(hào)電—光、光—電轉(zhuǎn)換傳輸實(shí)驗(yàn)、數(shù)字信號(hào)電—光、光—電轉(zhuǎn)換傳輸實(shí)驗(yàn)、光發(fā)送、接收模塊實(shí)驗(yàn)、光纖無源器件特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)、數(shù)字光發(fā)送接口指標(biāo)測(cè)試實(shí)驗(yàn)、光纖傳輸特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)波分復(fù)用(WDM)光纖通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等.另外,筆者引入了OpticSimu仿真實(shí)訓(xùn)軟件,該軟件恰好可以克服以上硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的不足,可以方便地配置各種光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò),形象地得到仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果,配置各種光纖通信系統(tǒng)和光網(wǎng)絡(luò),仿真其傳輸性能,方便、形象地獲得系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)的光譜、波形、眼圖、光信噪比和接收靈敏度.軟件界面如圖2所示.圖3是利用原子功能器件搭建的光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉連接(OXC)結(jié)構(gòu).運(yùn)用OADM和OXC,構(gòu)建WDM光網(wǎng)絡(luò),并對(duì)其進(jìn)行傳輸性能仿真,為光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提供參考.
4結(jié)束語
光學(xué)論文 光學(xué)工程論文 光學(xué)檢測(cè)技術(shù) 光學(xué)課程論文 光學(xué)培訓(xùn) 園林經(jīng)濟(jì)論文 社區(qū)考察報(bào)告 監(jiān)委任職報(bào)告 中醫(yī)哲學(xué)論文