本文關(guān)鍵詞：數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：本文對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了研究,針對(duì)傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的光學(xué)實(shí)驗(yàn)只能定性分析,不便定量計(jì)算的這種現(xiàn)象,搭建一個(gè)數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以解決傳統(tǒng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題。該數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以真實(shí)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),利用傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集與處理軟件,將實(shí)驗(yàn)待測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、顯示和智能處理的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上可以完成光的衍射、光的干涉和光的偏振等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。本課題主要完成了以下工作內(nèi)容:(1)介紹了將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)中從而形成一種數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方法的背景,分析了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方法與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法相比具備的優(yōu)點(diǎn),探討了目前數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用狀況,總結(jié)了設(shè)計(jì)數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性和意義。(2)提出了一種數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。在該方案下,為該數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了光的干涉、光的衍射和光的偏振等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,為每一種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(3)在LabVIEW的開(kāi)發(fā)環(huán)境下,開(kāi)發(fā)了該數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集與處理軟件,利用該軟件可以對(duì)單縫衍射、雙縫干涉、馬呂斯定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中的光強(qiáng)分布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示,以及進(jìn)行數(shù)據(jù)智能處理等。(4)在該數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示:在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,利用該軟件計(jì)算得出的單縫縫寬與實(shí)際單縫縫寬之間的誤差不大于1%;雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中利用該軟件計(jì)算得出的狹縫間距與實(shí)際狹縫間距之間的誤差不大于5%;馬呂斯定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中利用該軟件擬合出的光強(qiáng)度-角度余弦平方曲線與實(shí)際曲線的相關(guān)系數(shù)接近1,相關(guān)度較高。(5)介紹了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的代表美國(guó)PASCO數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在該數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行了光的干涉、光的衍射、光的偏振、布儒斯特角、光強(qiáng)與距離關(guān)系、原子光譜等光學(xué)實(shí)驗(yàn)。將PASCO實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作為參考標(biāo)準(zhǔn),將在PASCO實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況與在數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試的情況進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)本文所設(shè)計(jì)的數(shù)字化光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O436;TP212.9;TP274

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