光的干涉应用的新进展
光的干涉无处而不在,如在日光照射下,肥皂泡的薄层色及昆虫翅膀上的彩色便是最明显的例子。这仅在生活中光的干涉便随处可见,那么在它的实际应用岂不更让人意想不到。
光的干涉最要的前提条件就是:必须满足传播方向相同、初相位恒定、频率相同。对于光干涉最开始的意愿是为了测单色光的波长,然而现在我们熟悉的照相机便也运用了光的干涉,普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体,让从物体上反射的光进入镜头,在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。
一、全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光(是良好的相干光)作光源。全息照相的原理如图所示,激光束被分成两部分:一部分射向被摄物体,另一部分射向反射镜(这束光叫参考光束)。从物体上反射出来的光(叫做物光束)具有不同的振幅和相位,物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上,两束光发生干涉,在感光片上产生明暗的干涉条纹,感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度,干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。
从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像,为了现出物体的像,必须用激光束(参考光束)去照射全息照片,当参考光束通过全息照片时,便复现出物光束的全部信息,于是就能看到物体的像。
二、光学千涉生物传感器的建立及其在多种生物分子识别中的应用
1.光学千涉生物传感器系统的设置
(1)光学干涉生物传感器的硬件构成
(2)聚荃乙烯薄膜厚度与光学常数的测定及软件的编译
2.光学干涉生物传感器敏感膜的构建
3.光学干涉生物传感器在多种类型分子识别中的应用
(1)酶标记的表面抗原一表面抗体相互作用
(2)寡核昔酸分子杂交实验
(3) L一天冬酞胺酶B细胞表位的筛选
(4)不同细胞与固定化凝集素的相互作用
三、当前光刻技术的主要研究领域及进展
1.光学光刻
光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上,限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关,而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此,开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。
2.极紫外光刻(EUVL)
极紫外光刻用波长为10-14纳米的极紫外光作 光源。虽然该技术最初被称为软X射线光刻,但实际上更类似于光学光刻。所不同的是由于在材料中的强烈吸收,其光学系统必须采用反射形式。如果EUVL得到应用,它甚至可能解决2012年的0.05微米及以后的问题,对此发展应予以足够重视。
总的来说,随着科学技术的迅速发展,在科学和技术领域中人们不断地利着光的干涉原理解决了许多复杂的实际问题。让我们更加深刻的认识光的干涉现象,以便日后更好的利用光的干涉知识解决生产及生活中的问题
物理小论文
摘要:物理是一门历史悠久的自然学科。随着科技的发展,社会的进步,物理已渗入到人类生活的各个领域;
物理学存在于物理学家的身边;物理学也存在于同学们身边;在学习中,同学们要树立科学意识,大处着眼,小处着手,经历观察、思考、实践、创新等活动,逐步掌握科学的学习方法,训练科学的思维方式,不久你就会拥有科学家的头脑,为自己今后惊叹不已的发展,为今后美好的生活打下扎实的基础。
关键词:物理 渗入 人类生活 各个领域 存在 物理学家 同学们 身边 科学意识 科学学习方法 科学思维方式
物理是一门历史悠久的自然学科,物理科学作为自然科学的重要分支,不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用,而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。从亚里士多德时代的自然哲学,到牛顿时代的经典力学,直至现代物理中的相对论和量子力学等,都是物理学家科学素质、科学精神以及科学思维的有形体现。
随着科技的发展,社会的进步,物理已渗入到人类生活的各个领域。例如,光是找找汽车中的光学知识就有以下几点:
1. 汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜
利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点,使看到的实物小,观察范围更大,而保证行车安全。
2. 汽车头灯里的反射镜是一个凹镜
它是利用凹镜能把放在其焦点上的光源发出的光反射成为平行光射出的性质做成的。
3. 汽车头灯总要装有横竖条纹的玻璃灯罩
汽车头灯由灯泡、反射镜和灯前玻璃罩组成。根据透镜和棱镜的知识,汽车头灯玻璃罩相当于一个透镜和棱镜的组合体。在夜晚行车时,司机不仅要看清前方路面的情况,还要还要看清路边持人、路标、岔路口等。透镜和棱镜对光线有折射作用,所以灯罩通过折射,根据实际需要将光分散到需要的方向上,使光均匀柔和地照亮汽车前进的道路和路边的景物,同时这种散光灯罩还能使一部分光微向上折射,以便照明路标和里程碑,从而确保行车安全。
4. 轿车上装有茶色玻璃后,行人很难看清车中人的面孔
茶色玻璃能反射一部分光,还会吸收一部分光,这样透进车内的光线较弱。要看清乘客的面孔,必须要从面孔反射足够强的光透射到玻璃外面。由于车内光线较弱,没有足够的光透射出来,所以很难看清乘客的面孔。
5. 除大型客车外,绝大多数汽车的前窗都是倾斜的
当汽车的前窗玻璃倾斜时,车内乘客经玻璃反射成的像在国的前上方,而路上的行人是不可能出现在上方的空中的,这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来,司机就不会出现错觉。大型客车较大,前窗离地面要比小汽车高得多,即使前窗竖直装,像是与窗同高的,而路上的行人不可能出现在这个高度,所以司机也不会将乘客在窗外的像与路上的行人相混淆。
再如下面一个例子:
五香茶鸡蛋是人们爱吃的,尤其是趁热吃味道更美。细心的人会发现,鸡蛋刚从滚开的卤汁里取出来的时候,如果你急于剥壳吃蛋,就难免连壳带“肉”一起剥下来。要解决这个问题,有一个诀窍,就是把刚出锅的鸡蛋先放在凉水中浸一会,然后再剥,蛋壳就容易剥下来。
一般的物质(少数几种例外),都具有热胀冷缩的特性。可是,不同的物质受热或冷却的时候,伸缩的速度和幅度各不相同。一般说来,密度小的物质,要比密度大的物质容易发生伸缩,伸缩的幅度也大,传热快的物质,要比传热慢的物质容易伸缩。鸡蛋是硬的蛋壳和软的蛋白、蛋黄组成的,它们的伸缩情况是不一样的。在温度变化不大,或变化比较缓慢均匀的情况下,还显不出什么;一旦温度剧烈变化,蛋壳和蛋白的伸缩步调就不一致了。把煮得滚烫的鸡蛋立即浸入冷水里,蛋壳温度降低,很快收缩,而蛋白仍然是原来的温度,还没有收缩,这时就有一小部分蛋白被蛋壳压挤到蛋的空头处。随后蛋白又因为温度降低而逐渐收缩,而这时蛋壳的收缩已经很缓慢了,这样就使蛋白与蛋壳脱离开来,因此,剥起来就不会连壳带“肉”一起下来了。
明白了这个道理,对我们很有用处。凡需要经受较大温度变化的东西,如果它们是用两种不同材料合在一起做的,那么在选择材料的时候,就必须考虑它们的热膨胀性质,两者越接近越好。工程师在设计房屋和桥梁时,都广泛采用钢筋混凝土,就是因为钢材和混凝土的膨胀程度几乎完全一样,尽管春夏秋冬的温度不同,也不会产生有害的作用力,所以钢筋混凝土的建筑十分坚固。
另外,有些电器元件却是用两种热膨胀性质差别很大的金属制成的。例如,铜片的热膨胀比铁片大,把铜片和铁片钉在一起的双金属片,在同样情况下受热,就会因膨胀程度不同而发生弯曲。利用这一性质制成了许多自动控制装置和仪表。日光灯的“启动器”里就有小巧的双金属片,它随着温度的变化,能够自动屈伸,起到自动开启日光灯的作用。
这样的例子举不胜举,物理是一门实用性很强的科学,与工农业生产、日常生活有着极为密切的联系。物理规律本身就是对自然现象的总结和抽象。
谈到物理学,有些同学觉得很难;谈到物理探究,有同学觉得深不可测;谈到物理学家,有同学更是感到他们都不是凡人。诚然,成为物理学家的人的确屈指可数,但只要勤于观察,善于思考,勇于实践,敢于创新,从生活走向物理,你就会发现:其实,物理就在身边。正如马克思说的:“科学就是实验的科学,科学就在于用理性的方法去整理感性材料”。物理不但是我们的一门学科,更重要的,它还是一门科学。
物理学存在于物理学家的身边。勤于观察的意大利物理学家伽利略,在比萨大教堂做礼拜时,悬挂在教堂半空中的铜吊灯的摆动引起了他极大的兴趣,后来反复观察,反复研究,发明了摆的等时性;勇于实践的美国物理学家富兰克林,为认清“天神发怒”的本质,在一个电闪雷鸣、风雨交加的日子,冒着生命危险,利用司空见惯的风筝将“上帝之火”请下凡,由此发明了避雷针;敢于创新的英国科学家亨利•阿察尔去邮局办事。当时身旁有位外地人拿出一大版新邮票,准备裁下一枚贴在信封上,苦于没有小刀。找阿察尔借,阿察尔也没有。这位外地人灵机一动,取下西服领带上的别针,在邮票的四周整整齐齐地刺了一圈小孔,然后,很利落地撕下邮票。外地人走了,却给阿察尔留下了一串深深的思考,并由此发明了邮票打孔机,有齿纹的邮票也随之诞生了;古希腊阿基米德发现阿基米德原理;德国物理学家伦琴发现X射线;……研究身边的琐事并有大成就的物理学家的事例不胜枚举。
物理学也存在于同学们身边。学了测量的初步知识,同学们纷纷做起了软尺。有位同学别出心裁,用透明胶把制好的牛皮纸软尺包扎好,这样更牢固。然后,用大大卷泡泡糖的包装盒作为软尺的外壳,在盒的中心利用铁丝做一摇柄中心轴,软尺的末端固定在轴上,这样一个可以收拾并反复使用的卷尺诞生了。同时,这位同学受软尺自作的启示,用实验解决了一道习题:用软尺测量物体长度时,若把软尺拉长些,测量值是偏大还是偏小?他做了这样一个模拟实验:在白纸上画一条直线,标上刻度,然后用透明胶粘贴,再扯下来,便做成了“软尺”,用“软尺”不仅找到了上题的答案,而且还清楚地看到分度值变大了,知其然,并知其所以然;学了电学的有关知识后,同学们对蚯蚓能承受的最大电压进行了探究:当给它加上1.5V的电压时,蚯蚓迅速分泌粘液,且奋力挣扎,从瓶内跳出瓶外。当给它加上3V的电压时,蚯蚓被电为两截;有同学在测量“2.4V、0.5A”的小灯泡的功率,并研究其发光情况时,不满足于给灯泡加上2.4V的电压,而是用自己早已准备好的小灯泡做破坏性实验,不断加大灯泡两端的电压,直至电压高达9V、灯泡灯丝烧断,才停止探究;有同学在学习蒸发的知识时,不厌其烦地座在桌旁观察相同的两滴水(其中一滴水滩开),进行聚精会神地观察,然后进行分析、对比,得出影响蒸发的因素;……同学们捕捉身边的琐事进行探究的事例屡见不鲜。
身边的事物是取之不尽的,对与现实生活联系很紧密的物理学科来说,更是时时会用到的,用身边的事例去解释和总结物理规律,学生听起来熟悉,接受起来也就容易了。只要时时留意,经常总结,就会不断发现有利于物理教学的事物,丰富我们的课堂,活跃教学气氛,简化概念和规律。新课标告诉我们“义务教育阶段的物理课程应贴近学生生活,符合学生认知特点,激发并保持学生的学习兴趣,通过探索物理现象,揭示隐藏其中的物理规律,并将其应用于生产生活实际,培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。”
今天,人类所有的令人惊叹不已的科学技术成就,如克隆羊、因特网、核电站、航空技术等,无不是建立在早年的科学家们对身边琐事进行观察并研究的基础上的。在学习中,同学们要树立科学意识,大处着眼,小处着手,经历观察、思考、实践、创新等活动,逐步掌握科学的学习方法,训练科学的思维方式,不久你就会拥有科学家的头脑,为自己今后惊叹不已的发展,为今后美好的生活打下扎实的基础。
【论文关键词】大学物理;现状分析;教学改革
【论文摘要】文章根据农科类大学物理教学的现状和教学改革的发展,从教学的几个环节,提出了大学物理教学内容及教学方法改革的几点想法,提出建议,以促进农科类大学物理在教学内容、教学目的、教学效果等方面得到更好的发展,实现农科类院校大学物理教学改革的目的。
大学物理是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象是非常广泛的,它的基本理论渗透到自然科学的很多领域,应用于生产技术的各个部门,它是自然科学和工程技术的基础。它包含经典物理、近代物理和物理学在科学技术方面的应用等基本内容,这些内容都是各专业进一步学习的基础和今后从事各种工作所需要的必备知识。因此,它是各个专业学生必修的一门重要基础课[1]。
在农科类各专业开设大学物理课的作用,一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础,另一方面是使学生学会初步的科学的思维和研究问题的方法。这对开阔学生的思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才的素质都将起到非常重要的作用。同时,也为学生今后在工作中进一步学习新的知识、新的理论、新的技术等产生深远的影响。
一、大学物理教学现状分析
21世纪是科学技术飞速发展的时代,对人才的要求将更高、更全面,这对我们的大学物理教学也提出了更高的要求,必须跟上时代的步伐。但是,目前以农科类大学物理教学为例存在以下问题:
(1)大学物理教材的内容中,以经典物理为主,分为力学、热学、光学、电磁学和近代物理,内容各自独立,彼此之间缺乏联系,没有形成统一的物理系统。教学内容大部分标题与中学类似,学生看到目录后学习热情和兴趣锐减。
(2)经典物理和近代物理的比例极不平衡,经典物理部分占物理教学内容的80%以上,而且基本上都是20世纪以前的成果,没有站在近代物理学发展的高度,用现代的观点审视、选择和组织传统的教学内容。同时近代物理的内容非常少,特别是没有反映20世纪后半个世纪以来物理学飞速发展的现代物理思想,使学生对近代物理知识知之甚少,与现代物理严重脱节,因此大学物理教学改革势在必行。
(3)教学手段落后,虽说现在有些老师已经用上了多媒体教学,但是总体对现代化教学手段的充分利用还远远不够,未能充分体现现代化教学手段的优越性,对教学手段的改进也期待着进一步探索。
二、对大学物理教学内容改革的几点想法
(1)从大学物理非物理专业的人才培养的总体要求出发,对农科类各专业采取不同侧重点的教学,现在所用的教材,或是适合我们的短学时,又无配套的教学参考书,或是对农科类相关教学内容不足,我们可以根据不同专业制定不同的教学大纲,注重各部分知识的联系,以近代物理学的发展为主导,完整而系统的讲述物理学的基本内容。同时,教研室可以准备组织力量编写一本少学时且适合农科类各专业学习用的大学物理教学参考书,主要用于帮助学生理解基本概念、基本定理,帮助学生学会分析问题和解决问题,帮助学生提高把物理学的知识应用到实际中的能力。
(2)添加近代物理内容,介绍当今物理学前沿的发展,如量子理论、相对论的时空观等,启发学生兴趣,扩大学生的科学视野,开阔学生的思路。把近代科学技术成就和前沿课题的内容融入教材中,补充一些物理学与相关专业的交叉或补充的前沿的新发展内容,使学生在学习基本理论的同时了解现代科技发展的新信息、新动向。 (3)对经典物理部分进行处理,精选与现代科技、现代物理知识紧密联系的内容,删去陈旧部分,避免和中学物理的内容重复,将经典物理延伸至近代物理,增添新意。
(4)将相关学科的基础知识纳入教材。如今科学技术越来越向交叉学科发展。因此,针对农科类各专业,在教材内容的选择上,增加农业应用方面的内容,紧密联系学生专业进行因材施教。
三、关于大学物理教学方法和教学手段改革的想法
(1)注重应用,弱化计算。传统的物理教学方法是以物理理论和计算公式为主,要求学生会解题,而对物理概念的理解和应用则一掠而过。其实,学生对用数学方法解决物理问题不适应,导致对解题产生畏惧心理。因此在教学中不应以做题为目的,使学生陷入题海之中,而是要着重应用方面的教学,适当进行习题练习,重点培养学生应用物理知识分析问题的能力,培养学生的创新能力。
(2)灵活运用多媒体教学。多媒体教学已经成为现代教育中的重要组成部分,适当的多媒体教学可以提高学生的学习效率,有利于发挥学生的主观能动性,发展学生的个性,实现“以学生为本”的教育理念。在多媒体电子课件中,加入动画、演示实验、图示说明和物理学的一些基本模型等,以弥补传统教学的不足,增加课堂教学的形象性,对学生动态认识和掌握物理概念有着重要的作用[2]。
(3)在考试方面,可改变现在的考试模式,采用多种考试方法结合。一方面闭卷笔试,采用试题库考试,另一方面,采取书写小论文、新想法等方式,加强学生学习的自觉性,减轻学生的压力,同时也提高了学生的发现问题和探究问题的能力。
(4)重视学生动手能力的培养。物理学是建立在实验基础上的,所以大学物理包括理论和实验两部分,学生通过大学物理实验,增强了动手能力、分析问题解决问题的能力,培养了良好的实验素质。根据物理实验室开放实验的实践经验,实验室向学生开放,给学生提供观察和实际操作的机会,学生可以根据自己的实际情况选择观看和操作实验,从中体会物理学知识的奥秘。
四、展望
本文从大学物理的教学现状、教学内容、教学方法改革等方面对大学物理教学改革的发展进行了探讨,提出了大学物理教学改革的几点建议。由于物理学在不断发展,教学思想也在不断发展,大学物理教学改革更是发展的。所以,大学物理任课教师必须既懂得物理理论又会动手作实验,同时还要熟悉与农科各专业相关的前沿知识。这就需要教师要教学与科研并重,在熟悉教学的基础对前沿科技进行研究,具有较高的教研能力,让学生在学好大学物理的同时,对现代科技有一定的了解。教师应该在现有教学基础上,不断探索,在传授知识的同时启发学生发现问题、解决问题的能力和创新思维能力,成为高素质的全面型人才