基于邁克爾遜干涉原理的綜合開放實驗教學系統(tǒng)的設計.pdf

1、根據大學物理實驗綜合化開放化信息化教學目標要求，綜合地研究了邁克爾遜干涉實驗在國內外的科學研究領域與教育教學領域的應用情況，設計出以邁克爾遜實驗激光干涉原理為基礎的綜合開放實驗教學系統(tǒng)。
　　 該綜合開放實驗教學系統(tǒng)以邁克爾遜干涉原理為基本的實驗原理，遵循實驗教學目標要求，完成了本系統(tǒng)的三個方面的設計，綜合開放實驗教學系統(tǒng)的硬件設計、綜合開放實驗教學系統(tǒng)的軟件設計、綜合開放實驗教學系統(tǒng)的教學應用設計，三個部分在整個系統(tǒng)當中協(xié)同作

2、用，各自承擔本系統(tǒng)中的功能，互相牽連，互相作用。
　　 硬件設計是整個綜合開放實驗系統(tǒng)的基石，是保證系統(tǒng)良好運行的先決客觀條件，本文重點介紹了主要硬件邁爾遜干涉儀、線陣CCD器件TCD1251UD及其驅動電路、數據采集卡等。通過對主要硬件設備的介紹，詮釋硬件設備前端干涉條紋形成的過程，提出了對所采集到的信號進行轉輸與轉換技術，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數據采集卡進行模數轉換，其輸出的數字信號送入微機進行處理。
　　 軟件設計是讓硬件設備協(xié)同工作的重要保證，提出了在硬件設計的基礎上再設計相應的軟件，主要介紹了二次開發(fā)包SDK的開發(fā)與使用，對干涉條紋計數的方案分析以及對采集的信號進行處理與轉換，將數字信號送入微機，再利用VisualC++6.0及MFC編寫相應的軟件對送入微機的數據進行實時處理。
　　 教學應用設計是綜合開放實驗教學系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是前述的硬件設計與軟件

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

5、體現(xiàn)出物理實驗的綜合性與開放性。
　　 最后，對綜合開放實驗教學系統(tǒng)在教學實踐中的教學效果進行了分析，采取調查問卷的方法、進行訪談的方法、利用學校網站主頁教學質量測評的信息反饋等途徑獲取信息反饋與相應的資料，并對資料進行了分析，得到了預期的結論。
　　 本文的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 （1）拓展邁克爾遜干涉實驗，實現(xiàn)了綜合化測量。
　　 （2）采用激光干涉法利用線陣CCD實現(xiàn)對物理量的測量。<