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篇1

人力資源管理會計(jì)是以經(jīng)濟(jì)學(xué)和組織行為學(xué)原理為基礎(chǔ)的，與人力資源管理學(xué)相互結(jié)合形成的一門新興會計(jì)類專門學(xué)科，它是會計(jì)學(xué)科發(fā)展的一個全新領(lǐng)域。自1964年美國密歇根大學(xué)會計(jì)學(xué)專家赫曼森首次提出這一概念至今，人力資源管理會計(jì)已經(jīng)發(fā)展了一套比較完善的會計(jì)學(xué)理論體系。相較于傳統(tǒng)的會計(jì)核算制度，人力資源管理會計(jì)繼承了傳統(tǒng)會計(jì)學(xué)中的基本原理和基本方法，把傳統(tǒng)會計(jì)學(xué)的“物盡其用”理論和新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的“人盡其才”理論相融合，視人才為企業(yè)最重要的無形資產(chǎn)之一，建立人力資源成本核算體系，關(guān)注人才的價(jià)值，注重人力資本的增值，重視對員工的投資、激勵和潛能的開發(fā)并評估其貢獻(xiàn)，以此提高企業(yè)的績效和整體價(jià)值，從而使企業(yè)的人力資源管理更具有合理配置性和有效使用性。與傳統(tǒng)的會計(jì)體系相比，人力資源管理會計(jì)更貼合實(shí)際、更完備、更科學(xué)、更全面。

三、廣告企業(yè)人力資源管理的特點(diǎn)

人才是廣告公司重要的核心競爭力之一。人才素質(zhì)決定了公司團(tuán)隊(duì)的協(xié)同能力，決定了公司客戶服務(wù)的品質(zhì)，決定了公司的未來發(fā)展。公共交通是城市的民生工程，點(diǎn)多面廣線長車多，公交車身廣告是可見機(jī)會最大的唯一可移動的戶外媒體形式，具有高覆蓋率和高受眾率的特點(diǎn)。基于這些特性，在公交廣告公司工作的員工中除了小部分負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制作廣告外，大部分人員并不直接參與制作廣告，他們進(jìn)行市場研究，做策劃創(chuàng)意，準(zhǔn)備媒體計(jì)劃、廣告監(jiān)測、預(yù)訂和調(diào)整線路版面。因此，廣告公司對人才的要求較高，如要大專以上的受教育程度，具備相關(guān)的專業(yè)知識，有從事廣告或相關(guān)行業(yè)的技能積累，以及任職資格等。

1.員工的培養(yǎng)成本高廣告企業(yè)需要花費(fèi)較長的時(shí)間和較高的費(fèi)用對員工進(jìn)行有計(jì)劃有針對性的教育和訓(xùn)練，以達(dá)到適應(yīng)崗位職業(yè)技能的目的。一是提高員工的業(yè)務(wù)素質(zhì)能力，補(bǔ)充新知識，提煉新技能；二是促進(jìn)員工的信息交流，增進(jìn)情感，加強(qiáng)協(xié)作；三是加強(qiáng)員工對公司的認(rèn)同感，提高公司的整體凝聚力。因此，廣告企業(yè)員工的培養(yǎng)成本較高。

2.員工對企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展有重要影響廣告行業(yè)不同于其他需要大量廉價(jià)、重復(fù)勞動的行業(yè)，它是以管理、經(jīng)營一群特殊人才為根本的行業(yè)。在廣告企業(yè)中，員工主要從事創(chuàng)造性思維的腦力勞動，其勞動過程較為復(fù)雜，勞動成果也難以量化。廣告企業(yè)中每一個環(huán)節(jié)員工的創(chuàng)意和智慧與企業(yè)的經(jīng)營都有著直接且重要的關(guān)聯(lián)，在企業(yè)經(jīng)營活動中的作用是難以替代的。

3.員工的勞動報(bào)酬較高知識和創(chuàng)意是廣告企業(yè)的主要生產(chǎn)資料。與一般的企業(yè)相比，廣告企業(yè)的員工更看重自我價(jià)值的實(shí)現(xiàn)和社會的認(rèn)可。由于員工所創(chuàng)造的勞動價(jià)值具有不可替代性，因此，廣告企業(yè)為了挽留人才，必須給予其較高的勞動報(bào)酬，以證明員工的獨(dú)特價(jià)值，并激勵企業(yè)員工進(jìn)一步體現(xiàn)自身的價(jià)值。

四、人力資源管理會計(jì)在公交廣告企業(yè)中的人力資源管理應(yīng)用分析

廣告行業(yè)公認(rèn)的特點(diǎn)是“鐵打的營盤流水的兵”，職業(yè)躁動成為廣告人最鮮明的生存特色，具體表現(xiàn)為人員在業(yè)界的頻繁流動。其造成的負(fù)面影響有：其一是廣告人的職業(yè)浮躁，做好隨時(shí)離開的準(zhǔn)備，增加廣告公司的離職成本和新人培養(yǎng)成本；其二是影響廣告公司的管理和業(yè)務(wù)開展，甚至是常常會出現(xiàn)客戶隨著主要服務(wù)人員的出走而流失的情況；其三是廣告公司人員的高流動現(xiàn)象讓客戶對經(jīng)常需要重新面對新的服務(wù)人員表露出反感。針對上述特點(diǎn)，公交廣告企業(yè)需要從薪酬、福利、經(jīng)營理念、企業(yè)文化等多方面采取措施留住人才，這就需要人力資源管理會計(jì)對人力資源的成本和價(jià)值進(jìn)行評估和核算，幫助公交廣告企業(yè)全面了解人力資源的獲得、維護(hù)、開發(fā)利用和挽留的成本和效果。在公交廣告企業(yè)中人力資源管理會計(jì)的應(yīng)用主要包括以下幾個方面。

1.為人力資源獲取提供新的測量方法人力資源管理的前提是對人才進(jìn)行招聘。在進(jìn)行人才招聘前，人力資源管理部門必須以企業(yè)發(fā)展的人力資源需求為前提，制定出一份科學(xué)合理的人力資源獲取工作預(yù)算。人力資源管理會計(jì)則為人力資源獲取的工作預(yù)算提供更加準(zhǔn)確的測量方法，測算出投資盈虧平衡點(diǎn)，從而使人力資源招聘更加合理高效。例如，企業(yè)預(yù)計(jì)投入50000元成本招聘業(yè)務(wù)員，其中，固定成本3220元/人，變動成本100元/人。投資盈虧平衡點(diǎn)＝50000÷（3220－100）＝16（人），則該企業(yè)招聘業(yè)務(wù)員的人數(shù)不能超過16人。

2.有效解決人力資源開發(fā)的預(yù)算問題人力資源管理會計(jì)將人力資源的投資作為一項(xiàng)無形資產(chǎn)，并按照收益期予以攤銷，使人力資源的價(jià)值更加信息化、可測量化，從而給人力資源管理部門提供更加準(zhǔn)確真實(shí)的人力資源信息。人力資源開發(fā)預(yù)算主要包括兩個重要問題，即人力資源的投資價(jià)值評估和成本評估，從而對人力資源的分配和預(yù)計(jì)的成本有所把握。在對以上問題進(jìn)行評估時(shí)，可以通過人力資源管理會計(jì)進(jìn)行投資回報(bào)率（POI）評估，從而有效解決資源開發(fā)的預(yù)算問題。2013年9月起，廈門公交廣告招聘8名業(yè)務(wù)員，在經(jīng)過職業(yè)培訓(xùn)之后的短短4個月新增人力資源管理成本26萬左右，但為企業(yè)帶來了252萬元以上的收益，根據(jù)投資回報(bào)率＝（人力資源管理項(xiàng)目收益－人力資源管理項(xiàng)目成本）÷人力資源管理項(xiàng)目成本×100%的公式計(jì)算：投資回報(bào)率＝（252－26）÷26×100%＝869.23%這僅僅是新上崗的員工，如果員工長期發(fā)展，投資回報(bào)率是以10倍計(jì)的翻番。

篇2

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]2095-3712（2013）34-0052-06

[基金項(xiàng)目]廣西教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題“廣西民族地區(qū)學(xué)困生發(fā)展策略與語文德育的功能研究”（2008C21）。

[作者簡介]韋美日（1964―），女，廣西環(huán)江人，碩士，廣西師范學(xué)院文學(xué)院副教授，研究方向：語文課程與教學(xué)論，廣西民族地區(qū)語文德育。

在語文課程改革中，出現(xiàn)了一些自相矛盾的奇怪現(xiàn)象：一邊是課改實(shí)驗(yàn)的“泛人文化”，表現(xiàn)為在公開課或是教學(xué)競賽中，以培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)為主，進(jìn)行漫無邊際的拓展延伸，忽略了語文知識、技能的傳授、訓(xùn)練；一邊是學(xué)校的常規(guī)教學(xué)中的“去人文”，表現(xiàn)為課堂教學(xué)仍然以傳授知識為主，扎扎實(shí)實(shí)進(jìn)行應(yīng)試能力訓(xùn)練，把人文精神的培育當(dāng)成可有可無的內(nèi)容，隨意增減。

一、語文教學(xué)中遇到的問題

語文課堂教學(xué)中的矛盾現(xiàn)象背后是語文課程的價(jià)值取向指導(dǎo)下的語文課程資源開發(fā)的問題。功利化的價(jià)值取向使語文課堂教學(xué)僵化、老化，局限于狹小的語文課程，受制于語文教學(xué)的狹窄空間，不能進(jìn)行真正的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、面向生活的語文綜合性學(xué)習(xí)，不能全面提高學(xué)生的語文素養(yǎng)。

（一）語文教學(xué)實(shí)踐的功利化取向

語文課程改革中，這種看似矛盾的現(xiàn)象，事實(shí)上有其內(nèi)在聯(lián)系，即語文課程實(shí)踐中的功利性價(jià)值取向侵蝕了語文課程標(biāo)準(zhǔn)的理性價(jià)值取向，導(dǎo)致對語文課程理念的淺表理解，或者是誤讀。在教學(xué)行為上則表現(xiàn)為陽奉陰違：在展示語文教學(xué)改革成果的實(shí)驗(yàn)課上，盡可能多地增加人文性的內(nèi)容，貼近語文課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，會獲得比較高的評價(jià)；在常規(guī)語文教學(xué)實(shí)踐中，認(rèn)認(rèn)真真落實(shí)語文知識點(diǎn)，盡量吃透語文考試的內(nèi)容，在各種語文考試中成績優(yōu)秀，會得到大家的承認(rèn)。這種過于功利化的語文教學(xué)活動必然走向經(jīng)驗(yàn)性和機(jī)械化，輕視排斥理論指導(dǎo)，惰于實(shí)踐創(chuàng)新，消解語文課程改革的核心價(jià)值體系，在語文課程改革旗幟掩護(hù)下，走的是應(yīng)試教學(xué)的老路。

（二）語文教學(xué)內(nèi)容和語文教學(xué)研究的單一化

要擺脫語文教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)性和機(jī)械化的慣性傾向，語文教學(xué)就不能只顧在自己的領(lǐng)地上埋頭耕耘，還需要具有宏觀的、全局的戰(zhàn)略眼光，超越眼前的功利性需要，為國家民族文化的傳承和學(xué)生的未來謀劃，在更廣闊的天地中運(yùn)籌帷幄。語文教學(xué)立足于語文素養(yǎng)的提高而不只是在實(shí)驗(yàn)課中表演人文性，語文知識和技能的獲得也不只在語文課本和語文課堂教學(xué)活動中，其途徑和方法是無限多樣的，需要語文教師在語文教學(xué)實(shí)踐中勇于探索，更需要綜合運(yùn)用相關(guān)學(xué)科的理論和研究方法指導(dǎo)語文教學(xué)實(shí)踐，不同學(xué)科的理論可以為語文教學(xué)開辟新天地，提供不同的解決問題的思路和方法，有可能達(dá)到事半功倍的效果。

民族學(xué)的經(jīng)濟(jì)文化類型理論所關(guān)注的經(jīng)濟(jì)文化類型及其對經(jīng)濟(jì)文化類型的研究方法，為成功地利用本土的語文課程資源提供可參照的理論框架和方法論基礎(chǔ)，引導(dǎo)語文課程實(shí)施走出“泛人文化”和“去人文”的泥潭。

二、經(jīng)濟(jì)文化類型理論及其發(fā)展

（一）經(jīng)濟(jì)文化類型理論的提出

人類學(xué)的經(jīng)濟(jì)文化類型理論是“蘇聯(lián)專家CH托爾斯托夫、MT列文、HH切博克薩羅夫等人在20世紀(jì)50年代共同提出的。”[1]“1956―1958年期間，時(shí)任蘇聯(lián)民族學(xué)研究所東亞和南亞室主任的切博克薩羅夫到我國中央民族學(xué)院進(jìn)行講學(xué)。期間，我國學(xué)者林耀華與他共同撰寫了《中國經(jīng)濟(jì)文化類型》一文，全面地運(yùn)用了經(jīng)濟(jì)文化類型理論來研究中國民族問題，踏出了此理論在中國進(jìn)行本土化研究的第一步。但在之后2O多年的時(shí)間里，由于多方面的原因，國內(nèi)關(guān)于這方面的研究沒有取得任何進(jìn)展，直到20世紀(jì)80年代中期，林耀華的學(xué)生張海洋開始繼續(xù)此項(xiàng)研究，其碩士學(xué)位論文便是《中國經(jīng)濟(jì)文化類型研究》。”[2]蘇聯(lián)的經(jīng)濟(jì)文化類型是指“居住在相似的自然地理?xiàng)l件下，并有近似的社會發(fā)展水平的各民族在歷史上形成的經(jīng)濟(jì)和文化特點(diǎn)的綜合。”[1]林耀華先生認(rèn)為經(jīng)濟(jì)文化類型是指“居住在相似的生態(tài)環(huán)境下，并操持相同生計(jì)方式的各民族在歷史上形成的具有共同經(jīng)濟(jì)和文化特點(diǎn)的綜合體。”[1]

（二）經(jīng)濟(jì)文化類型理論在中國的發(fā)展

羅吉華文章所說的“本土化研究”是指中國的人類學(xué)家用蘇聯(lián)專家的經(jīng)濟(jì)文化類型理論來認(rèn)識中國的經(jīng)濟(jì)文化類型，在研究實(shí)踐中修正完善這一理論，使之更貼近中國民族分布和經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的特點(diǎn)，為民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展服務(wù)，這一工作在20世紀(jì)80年代以后得到延續(xù)。50年代，林耀華先生在《中國經(jīng)濟(jì)文化類型》中結(jié)合東亞各個經(jīng)濟(jì)文化類型的情況，區(qū)分了三組經(jīng)濟(jì)文化類型：第一組，以狩獵、采集和捕魚起著主導(dǎo)作用的類型；第二組，以鋤掘（徒手耕）農(nóng)業(yè)或動物飼養(yǎng)為主的類型；第三組，以犁耕（耕耘）農(nóng)業(yè)為主的類型。[3]他還對每一種類型的特點(diǎn)及分布范圍進(jìn)行了具體的闡述，為建立和運(yùn)用中國特色的經(jīng)濟(jì)文化類型理論奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)和基本的研究框架。其優(yōu)點(diǎn)是將研究置于東亞的大背景中進(jìn)行比較分析，有一個中觀的認(rèn)識角度，選取了每一類型中的典型進(jìn)行描述，加深了對某一類型的特點(diǎn)的理解和認(rèn)識；其不足是未能深入到中國領(lǐng)土上的56個民族的生態(tài)環(huán)境內(nèi)部，了解其具體的生計(jì)方式，區(qū)分其經(jīng)濟(jì)文化類型，其研究成果依然是一個大致的輪廓，沒有構(gòu)成一個細(xì)節(jié)完備的邏輯體系。

林耀華先生主編的1997年出版的《民族學(xué)通論》第四章《經(jīng)濟(jì)文化類型》在原來分析框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行了充實(shí)和完善。首先，闡明了經(jīng)濟(jì)文化類型理論的含義及其作用，強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)文化類型理論的方法論意義，它在學(xué)科理論方面的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。方法論方面指出了它的一系列操作規(guī)范，為正確理解和實(shí)際運(yùn)用這一概念指明了方向。其次，闡明了其在學(xué)科理論建設(shè)方面的重要貢獻(xiàn)和民族地區(qū)的現(xiàn)代化建設(shè)方面的作用，使其方法論意義落實(shí)到具體的學(xué)科內(nèi)容方面和現(xiàn)實(shí)生活領(lǐng)域，有效擴(kuò)大了它的影響范圍，強(qiáng)化其實(shí)踐意義，把它從純學(xué)科的認(rèn)識論逐步發(fā)展為能為解決民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化事業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)的有中國特色的民族學(xué)理論。與在《中國經(jīng)濟(jì)文化類型》中所提出的內(nèi)容框架相比，《民族學(xué)通論》區(qū)分了類型組里面的具體類型。第一組，采集漁獵經(jīng)濟(jì)文化類型，包含兩個類型：以鄂倫春族為代表的山林狩獵型和以赫哲族為代表的河谷漁撈型；第二組，畜牧經(jīng)濟(jì)文化類型組分為四個類型：以部分鄂溫克族為代表的苔原畜牧型，以蒙古族為代表的戈壁草原游牧型，以哈薩克族為典型的盆地草原游牧型，以藏族為典型的高山草場畜牧型。第三組，農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)文化類型組，區(qū)分出六個類型：山林刀耕火種型、山地牧耕型、山地耕獵型、丘陵稻作型、綠洲耕牧型、平原集約農(nóng)耕型，最后一種類型還區(qū)分出兩個亞型：北方亞型和南方亞型。[4]

《中國經(jīng)濟(jì)文化類型》和《民族學(xué)通論》第四章《經(jīng)濟(jì)文化類型》的內(nèi)容相比較，有三點(diǎn)不同：第一點(diǎn)，類型組名稱有變化；第二點(diǎn)，類型組中的典型變成了具體的類型；第三點(diǎn)，各類型的經(jīng)濟(jì)文化的地域性、歷史性、綜合性的特點(diǎn)更為突出。這三點(diǎn)變化把中國的經(jīng)濟(jì)文化類型從東亞的經(jīng)濟(jì)文化類型的背景中凸顯出來，作為一個獨(dú)立的研究對象來考察，因而從名稱到特點(diǎn)都更符合中國民族地區(qū)的地理分布特點(diǎn)，歷史以來形成的各民族的居住格局，以及在此基礎(chǔ)上逐步形成的民族經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的特點(diǎn)。這個體系的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，它突出了中國地理環(huán)境和民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的特色，有利于正確認(rèn)識民族地區(qū)的社會結(jié)構(gòu)及其歷史發(fā)展規(guī)律，能更好地指導(dǎo)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)；其不足之處是由于顧及到經(jīng)濟(jì)文化類型的綜合性特點(diǎn)，雖然提到了建立有層次的立體結(jié)構(gòu)的四個內(nèi)容，但在具體闡述內(nèi)容時(shí)，沒有對構(gòu)成這種綜合性的具體因素及其相互影響關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的描述，即其類型內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)仍然有待完善。

（三）經(jīng)濟(jì)文化類型理論在民族教育中的應(yīng)用

在哈經(jīng)雄、滕星先生主編的2001年出版的《民族教育學(xué)通論》第四章第二節(jié)《經(jīng)濟(jì)文化類型與民族教育》中，在林耀華先生所下定義和前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)“對世界民族分布和地理類型的概括分析，首先對世界民族及民族區(qū)域的經(jīng)濟(jì)文化類型進(jìn)行一個粗線條的分類，然后對民族經(jīng)濟(jì)文化類型同民族教育的一般關(guān)系進(jìn)行初步探討。”[5]這里區(qū)分出四個經(jīng)濟(jì)文化類型組，第一組，采集漁獵經(jīng)濟(jì)文化類型組，包括兩個亞型：北部寒帶亞型和南部熱帶亞型；第二組，游牧經(jīng)濟(jì)文化類型組，包括兩個亞型：北部寒帶、溫帶亞型和南部熱帶亞型；第三組，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)文化類型，包括山地雨林混合農(nóng)業(yè)和犁耕農(nóng)業(yè)；第四組，現(xiàn)代化工農(nóng)牧業(yè)類型組，包括三種類型：高度發(fā)達(dá)的商品化農(nóng)牧業(yè)、商品化的種植園農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)文化類型。基于世界教育的多元文化背景和民族教育的視角，其內(nèi)容的特點(diǎn)也很鮮明，第一點(diǎn)，從“世界民族分布和地理類型的概括分析”來區(qū)分的經(jīng)濟(jì)文化類型，與世界多元文化教育的背景相呼應(yīng)，吸收了《中國經(jīng)濟(jì)文化類型》的中觀視角并賦予時(shí)代特色；第二點(diǎn)從“民族經(jīng)濟(jì)文化類型同民族教育的一般關(guān)系”出發(fā)進(jìn)行研究，重點(diǎn)不在于構(gòu)建經(jīng)濟(jì)文化類型的理論，而在于探討其特點(diǎn)對民族地區(qū)學(xué)校教育的影響。這一論題的優(yōu)點(diǎn)是簡潔明了，突出特定研究視界中的經(jīng)濟(jì)文化類型的核心內(nèi)容，其不足在于宏觀角度必然要犧牲許多具體的內(nèi)容，而經(jīng)濟(jì)文化類型與民族教育的許多特點(diǎn)是要通過具體細(xì)節(jié)才能得到精確反映的。

經(jīng)濟(jì)文化類型理論從20世紀(jì)50年代由蘇聯(lián)專家提出到20世紀(jì)80年代以后在中國的實(shí)踐與發(fā)展，在理論體系的建構(gòu)上，從宏觀、中觀、微觀三個層面進(jìn)行了有成效的探索，在本土化的實(shí)踐中，經(jīng)濟(jì)文化類型的區(qū)分更加能體現(xiàn)中國區(qū)域民族分布的特點(diǎn)，在方法論的意義上，強(qiáng)化了它在民族地區(qū)現(xiàn)代化進(jìn)程中的價(jià)值和意義。

三、經(jīng)濟(jì)文化類型理論對語文課程資源開發(fā)的啟示

經(jīng)濟(jì)文化類型理論不但在民族學(xué)的發(fā)展和民族學(xué)研究中有積極的意義，因?yàn)槠鋵γ褡宓貐^(qū)經(jīng)濟(jì)文化獨(dú)特的研究視角和研究方法，對語文課程資源的開發(fā)利用也有重要的啟示。

（一）語文課程資源開發(fā)立足于本地的物質(zhì)文化基礎(chǔ)

“經(jīng)濟(jì)文化類型理論充分地肯定了自然地理環(huán)境和社會生產(chǎn)力水平對于物質(zhì)文化發(fā)展所帶來的影響，從而為民族學(xué)對人類社會物質(zhì)文化的起源和特征的研究提供了一條科學(xué)的認(rèn)識途徑。”[4]對語文課程資源的開發(fā)也要從認(rèn)識本地的自然地理環(huán)境和社會生產(chǎn)力開始，進(jìn)而認(rèn)識其物質(zhì)文化的特點(diǎn)，這一認(rèn)識途徑對民族地區(qū)的語文課程資源開發(fā)來說尤其有價(jià)值，因?yàn)樗亲匀坏酿佡浐蜌v史的遺存，不須投資。廣西民族地區(qū)大部分都屬于“農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)文化類型組”中的“丘陵稻作型”，“水稻種植與干欄式建筑的結(jié)合是丘陵稻作型的基本文化叢結(jié)。”[4]這是與民族地區(qū)學(xué)生的生活有密切聯(lián)系的物質(zhì)文化，如水稻的起源和分類，水稻種植的知識，干欄式建筑的特點(diǎn)和地理環(huán)境的關(guān)系，也是最基本的語文課程資源，可以幫助學(xué)生理解自己和自然的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生對自己民族物質(zhì)文化的認(rèn)同。不僅如此，本地物質(zhì)文化資源進(jìn)入語文課程還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍語文課堂氣氛，激活學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有成效。

（二）語文課程資源的開發(fā)面向不同的學(xué)科領(lǐng)域

對世界民族的分類有各種角度和方法，但各種方法都有其長處和短處，如語言譜系法，能準(zhǔn)確標(biāo)出各民族在歷史上的親緣關(guān)系及接近程度，但卻不能標(biāo)出各族群的地理環(huán)境，經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展方向和生計(jì)方式的特征，這正是經(jīng)濟(jì)文化類型理論的長處。[4]就是說，經(jīng)濟(jì)文化類型理論綜合運(yùn)用了不同學(xué)科的研究方法和研究成果，建構(gòu)自己的理論體系，解決了本學(xué)科的理論問題。語文課程的綜合性、社會性、實(shí)踐性的特點(diǎn)，決定了語文課程資源的無限廣闊性，語文課程資源的開發(fā)如果局限于本學(xué)科領(lǐng)域，課堂教學(xué)中一味強(qiáng)調(diào)以語言文字為中心的“語文味”，只重視“語文”的課外讀物，或者只圈定在“語文教學(xué)輔助材料”的范圍里面，那么語文教學(xué)就很難逃脫沒有“文化”、脫離現(xiàn)實(shí)生活的宿命。不同學(xué)科領(lǐng)域的知識及其獲取知識的方法對語文課程資源的開發(fā)利用是有意義的，這是因?yàn)檎Z文學(xué)科知識的綜合性特征決定了它必須不斷從各個學(xué)科領(lǐng)域中源源不斷地獲得新的知識和新的方法，再以“語文”為核心，對這些知識和方法進(jìn)行整合，成為語文課程資源。

（三）語文課程資源的開發(fā)要重視背景知識的運(yùn)用

經(jīng)濟(jì)文化類型理論重視對各種經(jīng)濟(jì)文化類型的縱向的歷史考察和橫向的地域差異比較，其經(jīng)濟(jì)文化類型組的排列就體現(xiàn)了不同地域的民族發(fā)展的歷史進(jìn)程及其經(jīng)濟(jì)文化特征。在基礎(chǔ)教育課程改革中執(zhí)行國家、地方、學(xué)校三級課程體系，也是考慮到不同地域經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的不平衡性，而經(jīng)濟(jì)文化類型的形成是一個長遠(yuǎn)的歷史過程，因此要真正了解其類型特征并在此基礎(chǔ)上建設(shè)和發(fā)展，就必須了解其形成的歷史背景。民族地區(qū)學(xué)校教育的知識體系的構(gòu)建，尤其是地方鄉(xiāng)土知識體系的構(gòu)建，民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化類型的背景知識是其中必不可少的內(nèi)容，否則三級課程體系的建構(gòu)就失去了實(shí)質(zhì)意義。語文課程是所有學(xué)科的基礎(chǔ)，語言文字的正確應(yīng)用不但是語言文字本身的事情，還有語言文字涉及的社會經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的背景，也只有關(guān)注了語言文字所蘊(yùn)含的社會經(jīng)濟(jì)文化內(nèi)涵，語文課程作為各門學(xué)科的基礎(chǔ)才名副其實(shí)，才能在三級課程體系中發(fā)揮它的基礎(chǔ)作用。“純語文知識”的教學(xué)，其實(shí)只重視語言形式方面，而拋棄了文字的豐富內(nèi)涵，是缺乏“文化”的語文課程，無法完全承擔(dān)語文學(xué)科作為基礎(chǔ)學(xué)科的任務(wù)。

（四）語文課程資源開發(fā)要重視經(jīng)驗(yàn)的積累和理論的建構(gòu)

“了解作為人類進(jìn)化的遺傳和變異背景的經(jīng)濟(jì)文化類型，必然能使體質(zhì)人類學(xué)的認(rèn)識途徑得到豐富。”[4]了解民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化類型，也可以開闊語文課程資源開發(fā)的眼界。因此民族地區(qū)的學(xué)校教育也應(yīng)該重視作為課程資源基礎(chǔ)的民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化類型的認(rèn)識和研究，重視在經(jīng)濟(jì)文化類型的基礎(chǔ)上開發(fā)的語文課程資源的原始材料的積累。這些資料應(yīng)該把已有的體質(zhì)人類學(xué)、民族志的資料包含在其中，眼光不能只局限在語言文字的范圍內(nèi)，也應(yīng)包含物質(zhì)文化，如民居、生產(chǎn)工具等要素，要透過語言文字和物質(zhì)形態(tài)去理解和傳承語言文字和物質(zhì)形態(tài)所承載的民族文化傳統(tǒng)。語文教學(xué)的目的從來就不是語言文字本身，而是以它為工具掌握其中的文化內(nèi)容，形成適應(yīng)社會的基本能力。另外，為了使經(jīng)驗(yàn)的積累具有明確的目的和意義，需要借助其他學(xué)科先進(jìn)理論的指導(dǎo)，但即使是有親緣關(guān)系的交叉學(xué)科，也有自己的研究對象和范圍，其構(gòu)建的理論體系首先必須能解釋本學(xué)科的事實(shí)和現(xiàn)象，而不是解釋相關(guān)學(xué)科的事實(shí)和現(xiàn)象。希望借助相關(guān)學(xué)科的理論解釋本學(xué)科的事實(shí)和現(xiàn)象，擺脫不了模仿和借用的慣習(xí)，最終會使自己處于缺乏適切的解釋框架的狀態(tài)，無法建構(gòu)一個能充分闡述學(xué)科特點(diǎn)的理論體系。語文課程資源開發(fā)目前就處于這種尷尬的狀態(tài)。要有所作為，借鑒其他學(xué)科的理論也只是手段，目的還在于，在積累豐富的語文課程資源開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)語文課程資源開發(fā)的理論體系，只有這樣，民族地區(qū)語文課程資源的開發(fā)才會走上有序發(fā)展的道路。

（五）語文課程資源開發(fā)要體現(xiàn)語文學(xué)科的特點(diǎn)

經(jīng)濟(jì)文化類型理論“不僅本身就注意環(huán)境、地域和經(jīng)濟(jì)、文化的綜合因素，而且還有一個歷史民族區(qū)或歷史文化區(qū)的概念與之相輔相成。”[4]因?yàn)榻?jīng)濟(jì)文化類型理論的這種獨(dú)特視角和研究路線，使其區(qū)別于民族學(xué)的其他理論，對中國民族經(jīng)濟(jì)文化具有更強(qiáng)的解釋力，也有更廣泛的適用范圍，為其他學(xué)科領(lǐng)域的借鑒和應(yīng)用提供了可能性。把它運(yùn)用于民族地區(qū)的語文課程資源開發(fā)領(lǐng)域，就要注意民族地區(qū)語文學(xué)科教育的特點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)文化類型的契合度。語文課程標(biāo)準(zhǔn)所闡述的語文學(xué)科的特點(diǎn)，即人文性、實(shí)踐性、具有漢語言文字的特點(diǎn)，適用于國家課程體系，而民族地區(qū)語文學(xué)科教育除了具有上述特點(diǎn)之外，還有適用于地方、學(xué)校課程體系的特點(diǎn)，其中之一就是母語思維和漢語思維的轉(zhuǎn)換、兼容問題，這個問題的背后其實(shí)就是歷史以來民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和文化傳統(tǒng)的變遷問題，這是語文課程資源開發(fā)與經(jīng)濟(jì)文化類型之間的結(jié)合點(diǎn)。

（六）語文課程資源開發(fā)要服務(wù)于本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展

經(jīng)濟(jì)文化類型理論的發(fā)展指向民族地區(qū)“因地制宜地開發(fā)和利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境與資源”“通過自己的努力來實(shí)現(xiàn)本民族本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展”“減輕文化變遷中不可避免的心理壓力及其他方面的消極影響”“保持其應(yīng)有的文化特點(diǎn)”。[4]應(yīng)該說，這不僅是民族學(xué)及其經(jīng)濟(jì)文化類型理論努力的方向，也是民族地區(qū)學(xué)校教育努力的方向，當(dāng)然也是語文課程資源開發(fā)的目標(biāo)。在語文課程資源的選擇和鑒別過程中，經(jīng)濟(jì)文化類型理論提供了有實(shí)用價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)包含三個內(nèi)容：第一，作為語文課程資源它是否具有本地區(qū)生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)；第二，作為語文課程資源它能否促進(jìn)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展；第三，作為語文課程資源它能否反映本地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化變遷的特點(diǎn)。按照這一標(biāo)準(zhǔn)，并非所有的民族地區(qū)的鄉(xiāng)土知識都適合作為語文課程資源，在這個意義上說，語文課程資源的開發(fā)其實(shí)就是一個價(jià)值選擇、文化選擇的過程，而語文課程資源開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)的確定就是一個關(guān)乎教育哲學(xué)的問題，是民族學(xué)和教育學(xué)共同關(guān)注的基本問題，而服務(wù)于本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展則是各學(xué)科當(dāng)前都必須面對的基本問題。

綜上所述，從經(jīng)濟(jì)文化類型理論在民族學(xué)研究和發(fā)展中所發(fā)揮的作用出發(fā)，對作為同樣關(guān)注民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化的建設(shè)和發(fā)展的語文課程資源開發(fā)而言，它所受到的啟發(fā)是多方面的。把服務(wù)于本地的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展作為立足點(diǎn)，關(guān)注本地特有的文化背景知識，從語文學(xué)科的需要出發(fā)，有效整合多學(xué)科的知識與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行語文課程資源開發(fā)，就有可能有效解決當(dāng)前語文課程實(shí)施中的經(jīng)驗(yàn)性和機(jī)械化傾向，走上促進(jìn)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的道路。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

《激光原理》屬于光電子類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。由于課程的針對性較強(qiáng)，相對于其他的公共基礎(chǔ)課而言每個學(xué)校擔(dān)任《激光原理》課程的教師為數(shù)不多。目前，《激光原理》課程教學(xué)內(nèi)容多以教材為主，再加以教師教案和收集的各種資料，導(dǎo)致《激光原理》課程信息量少，形式也比較單一。當(dāng)今我國光電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，而激光是整個光電產(chǎn)業(yè)的靈魂，所以，讓廣大光電產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員掌握和了解一定的激光原理知識是非常必要的。實(shí)際上，光電產(chǎn)業(yè)作為一個新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，許多的從業(yè)人員并未受到過系統(tǒng)的光電子理論教育，因而，引入慕課，不僅可以讓在校的光電專業(yè)學(xué)生受惠，而且可以惠及社會上眾多非“科班”出身的光電產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員。慕課突破了個別教師的界限，可以是一所大學(xué)，多所大學(xué)，其他社會機(jī)構(gòu)，甚至是更多個人直接上傳視頻、文本、音頻來參與教育內(nèi)容并在全球分享[2]。這樣一來，慕課進(jìn)入課堂，使得教學(xué)模式多樣化，教學(xué)內(nèi)容多元化和海量化，每位學(xué)生都可以隨時(shí)隨地地從慕課平臺中去獲取更多自己所需要的學(xué)習(xí)資源。《激光原理》課程理論性強(qiáng)，其中涉及到較多的復(fù)雜抽象的物理概念。在實(shí)際的教學(xué)過程中學(xué)生不易理解，僅僅依靠課堂教學(xué)很難達(dá)到預(yù)計(jì)的教學(xué)效果。這就需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，制作一些短小精悍的微視頻課件來實(shí)現(xiàn)慕課教學(xué)。慕課的主要載體就是十分鐘左右的微視頻，我們可以為每一個晦澀難懂的物理概念制作一個微視頻，并加以多媒體動畫講解[3]。每一個微視頻的時(shí)間不長，這樣可以集中學(xué)生的注意力，同時(shí)動畫講解可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)《激光原理》的興趣，更大程度上提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。另外，在慕課模式下，《激光原理》課程的考核方式也可以采用除傳統(tǒng)的試卷考試之外的更為靈活的方式進(jìn)行。在整個《激光原理》課程的學(xué)習(xí)過程中，由于有了慕課這種方便、快捷的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生可以隨時(shí)對自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以，在學(xué)習(xí)過程中更能激發(fā)學(xué)生的主觀能動性。那么，在這種情況下，教師也可以根據(jù)所教授的內(nèi)容和學(xué)生自身的特點(diǎn)對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)并提出一些跟課程相關(guān)的問題，叫學(xué)生自行尋找解決問題的方案。據(jù)此，教師可以判斷學(xué)生對課程的掌握程度和學(xué)生解決問題的能力，從而給出課程的考核分?jǐn)?shù)。這樣的考核方式，也是激勵學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的一種手段，在每次任務(wù)的完成和討論過程中既可以調(diào)動學(xué)生的積極性又可以增進(jìn)師生互動，同時(shí)每次任務(wù)完成后可以及時(shí)的幫助學(xué)生了解自己對知識點(diǎn)的掌握效果。

3利用慕課平臺，建立虛擬實(shí)驗(yàn)室

在大多數(shù)《激光原理》的實(shí)際教學(xué)過程中，多以理論教學(xué)為主，雖然在教學(xué)中輔以多媒體教學(xué)手段，但是教學(xué)效果不是很明顯，比如在講解諧振腔的損耗對激光器的影響的過程中，由于教學(xué)手段限制，很難讓同學(xué)們從抽象的理論中解脫出來。那么如何讓學(xué)生真切體會到諧振腔損耗對激光器的重要性？這是我們在《激光原理》教學(xué)中一直關(guān)注的問題。顯然，我們必須改變傳統(tǒng)的以理論教學(xué)為主的教學(xué)方法。這樣就要求理論教學(xué)內(nèi)容緊跟實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是由于目前激光實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，針對性強(qiáng)，甚至有些大型精密儀器往往無力購買，這必然導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺失。另外，實(shí)驗(yàn)課教師面對學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，由于一個班人數(shù)較多，受到視角的限制，不可能所有的學(xué)生都能完整清楚的看到每一個操作細(xì)節(jié)。尤其是大型貴重的儀器受到經(jīng)費(fèi)的限制，臺數(shù)少，上課學(xué)生多的時(shí)候不是所有的學(xué)生都有實(shí)際操作的可能，甚至有時(shí)候很多的精密儀器都是作為演示實(shí)驗(yàn)只有教師操作，學(xué)生只能在一旁觀看。利用慕課資源，建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室可以在很大程度上解決激光原理實(shí)驗(yàn)的問題。在教學(xué)手段上，可以利用LASCAD等激光器設(shè)計(jì)專用仿真軟件建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，演示激光的產(chǎn)生和激光束的傳播規(guī)律，以提高教學(xué)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以大大減少設(shè)備資金的投入和各種實(shí)驗(yàn)耗材的開銷，還可以使得每位學(xué)生都有親自操作的機(jī)會，可以使得學(xué)生更大程度上加深對深奧的概念理解。由于慕課建立在網(wǎng)絡(luò)平臺，課后只要學(xué)生有興趣就可以繼續(xù)在虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作，方便學(xué)生利用零散時(shí)間來進(jìn)行學(xué)習(xí)，如果有不熟練或有疑問的地方可以反復(fù)多次的實(shí)踐直至理解為止，這在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂上是幾乎不可能的。在慕課條件下建立虛擬實(shí)驗(yàn)室可以在教學(xué)內(nèi)容上，加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題的比重，體現(xiàn)理工科課程的特點(diǎn)。精選一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制定微型的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)用來完成一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，例如模擬激光器和激光束的相關(guān)特性，加深學(xué)生對《激光原理》的感性認(rèn)識。同時(shí)可以再加設(shè)一部分激光原理的課程設(shè)計(jì)的題目，啟發(fā)他們做一些新型的科學(xué)研究，滿足學(xué)生的高層次需求。比如，利用虛擬實(shí)驗(yàn)室結(jié)合matlab編程等軟件設(shè)計(jì)，鼓勵學(xué)生開展激光器有源光學(xué)諧振腔設(shè)計(jì)等工作，開展高斯光束聚焦特性和中紅外激光器設(shè)計(jì)等專題活動。同時(shí)可以借鑒國外的教學(xué)模式，各種課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用論文形式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生撰寫專業(yè)論文的能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文以及科技論文打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我校2014年獲批湖北省光電信息技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，以該項(xiàng)目為依托，我們已經(jīng)著手建立激光原理虛擬實(shí)驗(yàn)室。

4慕課可以增進(jìn)師生交流與溝通

傳統(tǒng)的教學(xué)方式以課堂為中心，教師主導(dǎo)著課堂教學(xué)。而課堂教學(xué)則以灌輸理論知識為主，教師講解過程中學(xué)生處于被動接受的地位，師生間互動較少。受到多方面因素的影響，目前大部分學(xué)校的《激光原理》教學(xué)，教師在課堂上往往只根據(jù)教材的安排，按部就班照本宣科教授書本非常狹窄的理論知識，而不注意這門課程在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用以及這個行業(yè)當(dāng)前發(fā)展的狀況。另一方面，在現(xiàn)有的教育體制下，高校教師更多的關(guān)注自己的科研，而缺乏在教學(xué)方面創(chuàng)新的動力，僅把知識的灌輸作為主要的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得不到有效的指導(dǎo)和監(jiān)督[4]。然而教學(xué)的主要目的并不是為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)試能力，而是為了訓(xùn)練學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力使其更能適應(yīng)社會化發(fā)展。慕課利用當(dāng)代先進(jìn)的信息技術(shù)，使得全人類能夠共享優(yōu)質(zhì)教育資源。慕課所提供的方便和快捷保障了學(xué)生的學(xué)習(xí)自[5]。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同的是，慕課的內(nèi)容匯聚了大量的優(yōu)質(zhì)資源，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)觀看各種《激光原理》的微視頻，也可以根據(jù)自身的情況來制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，組建學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生可以觀看本校、外校甚至是國外教師教授《激光原理》的教學(xué)視頻并操作各種虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可以利用慕課平臺與更多的教師和同學(xué)交流互動，分享各式各樣的學(xué)習(xí)資源，甚至于可以組建網(wǎng)絡(luò)討論小組和興趣小組，互相討論自己感興趣的課題，分享筆記，點(diǎn)評課程。在慕課模式下，教師和學(xué)生的角色都會有所轉(zhuǎn)變甚至于可以互換。慕課對教師提出了前所未有的挑戰(zhàn)，學(xué)生可以根據(jù)所需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容自行選擇上課教師，這樣對教師的教學(xué)水平、教學(xué)風(fēng)格提出了更高的要求。學(xué)生也可以根據(jù)自己對某個知識點(diǎn)的理解制作微視頻上傳到慕課平臺，教師也可以通過學(xué)生的講解視頻來了解學(xué)生的思維方式和理解程度。有些學(xué)生通過參考文獻(xiàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)或是各種社會實(shí)踐來提出自己對《激光原理》課程中各種見解，這些都是教師在傳統(tǒng)教學(xué)中所無法得知的。可以想象在慕課環(huán)境下，沒有學(xué)生會選擇教學(xué)模式古板、教學(xué)質(zhì)量差的教學(xué)視頻來觀看，這樣很多照本宣科、本本主義的教師將會消失，同時(shí)也對學(xué)生的自律性提出了更高的要求，是被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鞯膶W(xué)習(xí)模式。所以，在慕課模式下，教師教學(xué)生學(xué)的傳統(tǒng)師生關(guān)系將會發(fā)生很大的改變。教師在教學(xué)過程中將會有更多的機(jī)會從學(xué)生處獲益，“教學(xué)相長”將會在慕課模式得到更加完美的詮釋。

5慕課模式下校企合作，了解更多的科技動態(tài)

激光原理是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。教學(xué)中需要學(xué)生多動手、多思考，在實(shí)驗(yàn)中理解和應(yīng)用課堂教學(xué)中學(xué)到的理論知識等。受限于激光器的構(gòu)造特性，一般理論課堂難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，即便演示，效果也不好。此外，在教材上，由于光電子技術(shù)的快速發(fā)展，新型光子器件和新的激光技術(shù)不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致教材的先進(jìn)性有所欠缺，比如激光短脈沖技術(shù)一般教材都只介紹傳統(tǒng)的調(diào)Q，鎖模技術(shù)，而應(yīng)用在高功率超短激光脈沖產(chǎn)生的啁啾放大技術(shù)卻很少涉及。這種教學(xué)模式與教學(xué)部提出的“應(yīng)用型普通本科學(xué)校”是相違背的，大學(xué)從來不是“象牙塔”，不只是單純的要求學(xué)生參加應(yīng)試教育的考試，而是要培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合能力包括自主學(xué)習(xí)的能力、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力和工程應(yīng)用能力等。但是，綜合能力的培養(yǎng)與提高不是一朝一夕的事情，它貫穿于從學(xué)校到社會甚至整個人生。這就要求我們的大學(xué)課堂與企業(yè)的要求緊密的鏈接起來，可以根據(jù)企業(yè)合作要求搭建慕課平臺，企業(yè)可以根據(jù)他們對激光工藝的要求和大學(xué)院校共同開發(fā)慕課平臺，聘請企業(yè)工程師和一些有經(jīng)驗(yàn)的工人加入慕課的開發(fā)和制作[6]。根據(jù)企業(yè)要求制作的慕課，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)理論知識，還可以學(xué)習(xí)到實(shí)踐技能。在所有完成慕課的學(xué)生中，企業(yè)可以根據(jù)完成情況擇優(yōu)錄取，免去一部分招聘和培訓(xùn)的成本，學(xué)生通過慕課的訓(xùn)練也能很好地適應(yīng)企業(yè)的工作，真正獲得雙贏的效果。由于《激光原理》課程專業(yè)性強(qiáng)，大多受到資金的限制，每個學(xué)校對《激光原理》課程的投入不會太大，難以添置高端儀器，而慕課是綜合各個院校及企業(yè)的各種教學(xué)資源，這樣實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備要更為齊全，通過慕課可以了解到一些沒法見到的大型高科技儀器設(shè)備，熟悉儀器的用途、操作原理以及使用方法等。利用慕課模式，引進(jìn)企業(yè)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，這樣可以綜合利用社會資源。在《激光原理》慕課建設(shè)內(nèi)容中，可以以企業(yè)產(chǎn)品市場銷售走勢對教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以適應(yīng)企業(yè)的需求[7]。從這個角度來講，這也可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《激光原理》的興趣，開拓知識面，開發(fā)其潛在的創(chuàng)造能力，通過這種課內(nèi)外科技活動結(jié)合的教學(xué)形式，了解高科技知識，達(dá)到在本科階段參與科研的目的。這既為學(xué)生的進(jìn)一步深造奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，也實(shí)現(xiàn)了學(xué)校人才培養(yǎng)和企業(yè)需求的無縫對接。所以，在慕課模式下實(shí)現(xiàn)校企合作，對學(xué)生、學(xué)校和企業(yè)都是有好處的，是一舉三得的事情。

篇4

學(xué)生生活在豐富多彩的物理世界中，有許多可供觀察的自然現(xiàn)象，有不少可供探索的物理技術(shù)問題，有各種各樣日常生活提供的訓(xùn)練課題和創(chuàng)造活動，同時(shí)中學(xué)物理教材中也設(shè)置了眾多的“小實(shí)驗(yàn)”和“實(shí)踐性習(xí)題”等。它們?yōu)閷W(xué)生課外活動提供了大量的素材，通過組織學(xué)生課外物理實(shí)驗(yàn)活動，對學(xué)生更好理解物理知識，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等都是非常有幫助的。物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)生生活實(shí)際，組織學(xué)生開展物理課外實(shí)驗(yàn)活動。

一、中學(xué)物理課外實(shí)驗(yàn)活動作用具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 加強(qiáng)學(xué)生對課內(nèi)知識的理解和鞏固

學(xué)生通過課外實(shí)驗(yàn)，可以大大豐富感性認(rèn)識，深化與活化已掌握的物理知識，課外實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)的密切聯(lián)系，可以使課堂教學(xué)得到不斷的補(bǔ)充和延伸。

例1高中教材在研究自由落體運(yùn)動后，設(shè)置這樣一個小實(shí)驗(yàn)：請一位同學(xué)用兩個手指捏住木尺頂端，你拳起一只手的手指，在木尺下部，做握住木尺的準(zhǔn)備，但手的任何部位都不要碰到木尺。當(dāng)看到那位同學(xué)放開手時(shí)，你立即握住木尺。測出木尺降落的高度，根據(jù)自由落體運(yùn)動的知識，可以算出你的反應(yīng)時(shí)間。

通過此實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生弄清研究對象、研究過程、以及自由落體運(yùn)動的規(guī)律。

2. 通過實(shí)踐活動培養(yǎng)學(xué)生觀察、動手、動腦的能力

學(xué)生學(xué)習(xí)物理感到困難，不感興趣，其重要原因之一，就是不會把所學(xué)的知識用來研究具體物理問題。通過課外實(shí)驗(yàn)初中物理論文，可以把物理知識和生活實(shí)際緊密結(jié)合起來，使學(xué)生養(yǎng)成善于分析、善于總結(jié)的良好習(xí)慣，使學(xué)生感到物理知識親切，能解決生活中的具體問題，而不感到物理知識枯燥乏味。

例2在摩擦力教學(xué)后，讓學(xué)生觀察自行車運(yùn)動過程中摩擦力應(yīng)用有哪些？哪些地方應(yīng)減少摩擦？哪些地方應(yīng)增大摩擦？

通過觀察、討論、分析，弄清滾動摩擦、滑動摩擦、靜摩擦的特點(diǎn)，使學(xué)生能自行解決自行車因摩擦引起的各種問題。

3. 提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，發(fā)展學(xué)生的個性

物理課外實(shí)驗(yàn)以其小型、靈活、生動、多樣等特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的強(qiáng)烈興趣，有利于因材施教，發(fā)展學(xué)生個性，開發(fā)學(xué)生智力。

例3在振動和波教學(xué)中，在介紹空氣柱的振動之后，組織幾個學(xué)生用麥管作為樂曲。

4. 開闊學(xué)生視野，豐富學(xué)生知識

課外實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)密切聯(lián)系，學(xué)生可以迅速地接受新的信息，開闊眼界，活躍思想。

例4觀察激光的準(zhǔn)直性以及用于光通訊的全反射。

從氦氖激光器發(fā)出一束激光以暗場（關(guān)燈）噴煙顯示激光束的徑跡表示它的準(zhǔn)直性，隨后將激光束通過貯有水的玻璃容器，容器的側(cè)邊開一小孔，讓水釋放。激光束瞄準(zhǔn)小孔，激光沿著水的拋物線徑跡傳輸。這就是利用全反射作為光波導(dǎo)通訊的原理。

5. 培養(yǎng)學(xué)生的勞動觀點(diǎn)和組織管理、經(jīng)營管理的能力

通過課外實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動，不斷培養(yǎng)學(xué)生熱愛勞動，把知識傳授與思想教育有機(jī)結(jié)合起來了。課外實(shí)驗(yàn)的一個重要特點(diǎn)，就是既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)，變廢物為器材，可以培養(yǎng)學(xué)生勤儉節(jié)約的優(yōu)良品質(zhì)。

例5隨手取材進(jìn)行有趣實(shí)驗(yàn)。

用塑料冷飲杯，在杯子下部鉆一個小孔，就可演示失重現(xiàn)象論文格式范文。

二、中學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)活動組織可以有下列三種形式

1. 家庭物理實(shí)驗(yàn)

為了配合教學(xué)，把實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、要求、方法等由教師布置給學(xué)生，由學(xué)生自己創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件。包括選用日常生活中的一些物品當(dāng)作實(shí)驗(yàn)器材，自制一些簡單的儀器或零件，自己動手獨(dú)立完成小實(shí)驗(yàn)等。

2. 開放實(shí)驗(yàn)室

充分利用實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備，采用課外時(shí)間，教師有組織的指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，安裝儀器，完成實(shí)驗(yàn)。

3. 課外活動小組

對于比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，組織課外活動小組，分工選購器材，自制儀器，創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動。并定期組織全體學(xué)生參觀課外活動小組的勞動成果。

三、中學(xué)物理課外實(shí)驗(yàn)不同類型的具體要求

1. 觀察性實(shí)驗(yàn)

大自然、日常生活和生產(chǎn)技術(shù)是學(xué)習(xí)物理的廣闊課堂。有意識地組織引導(dǎo)學(xué)生觀察，參與各種社會活動，有利于培養(yǎng)學(xué)生能力。例如：游樂園中的“翻滾列車”，雨后的彩虹，五彩晶瑩的薄膜等。在師生的相互啟發(fā)下，都將有新奇的發(fā)現(xiàn)。對這類活動，重點(diǎn)應(yīng)放在擴(kuò)大觀察范圍和培養(yǎng)興趣上，布置觀察課題，鼓勵學(xué)生寫觀察周記；定期舉辦觀察發(fā)現(xiàn)匯報(bào)會，復(fù)制觀察到的自然現(xiàn)象。

2. 課外小實(shí)驗(yàn)

通過小實(shí)驗(yàn)觀察研究，使學(xué)生進(jìn)一步理解物理概念和規(guī)律初中物理論文，靈活運(yùn)用所學(xué)知識，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能。例如：用各種不同的方法測重力加速度g，用各種不同方法測聲速，用各種不同的方法驗(yàn)證機(jī)械能守恒等。對這類課外實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃恚孕性O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，有必要的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3. 課外小制作

讓學(xué)生自制一些簡單儀器。如彈簧秤、桿秤、小電動機(jī)，簡易萬用表等等。這類課外實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在自制過程中注意儀器的刻度、零點(diǎn)確定等，并在制作中有所創(chuàng)新、有所突破。

4. 課外小科研

在教師給出研究課題后，學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)方法，設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置。這類實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生重點(diǎn)放在巧妙的設(shè)計(jì)思想上，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和研究問題的能力。

5. 課外科技活動

為使學(xué)生了解現(xiàn)代科技成就的發(fā)展和應(yīng)用，可以組織學(xué)生成立科技活動小組。例如，微機(jī)小組、無線電小組、航模小組等等。對這類課外活動，要求系統(tǒng)性強(qiáng)，有計(jì)劃、有組織地進(jìn)行。

篇5

1 概述

三維激光掃描技術(shù)又稱作高清晰測量（High Definition Surveying，簡稱HDS），它是利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息、反射率、紋理等信息，將被測實(shí)體和場景的三維數(shù)據(jù)完整地采集到電腦中，進(jìn)而快速復(fù)建出被測目標(biāo)三維模型及線、面、體等圖件數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目位于內(nèi)蒙古敖侖花銅鉬礦露天采場，面積約1平方公里，掃描區(qū)域如圖1。作業(yè)要求：全野外三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、填挖方量計(jì)算、1：2000地形圖、建立三維模型、生成三維視頻。

2 三維激光掃描系統(tǒng)的原理

脈沖式三維激光掃描儀工作原理是激光器發(fā)射出單點(diǎn)的激光，通過記錄激光的回波信號，計(jì)算激光的飛行時(shí)間，來計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與掃描儀之間的距離。這樣連續(xù)地對空間以一定的取樣密度進(jìn)行掃描測量，就能得到被測物體的密集的三維彩色散點(diǎn)數(shù)據(jù)，稱作點(diǎn)云。三維激光掃描儀通過脈沖測距法獲得測距觀測值S，精密時(shí)鐘編碼器同步測量每個激光脈沖橫向掃描角度觀測值α和縱向掃描角度觀測值θ。三維激光掃描一般使用儀器內(nèi)部坐標(biāo)系統(tǒng)，X軸在橫向掃描面內(nèi)，Y軸在橫向掃描面內(nèi)與X軸垂直，Z軸與橫向掃描面垂直，由此可得點(diǎn)云坐標(biāo)（XS，YS，ZS）的計(jì)算公式，如圖2、3所示。

3 儀器介紹

本項(xiàng)目點(diǎn)云采集三維激光掃描儀，圖4。

此儀器是當(dāng)今最先進(jìn)的三維激光掃描系統(tǒng)之一，它是一種高速脈沖式掃描儀，特點(diǎn)如下：

（1）完全的視場角：掃描視場角為水平360°，垂直270°，可獲取頂部，垂直方向、水平方向和水平方向以下區(qū)域的數(shù)據(jù)；（2）測量級精度的雙軸補(bǔ)償器：可架設(shè)在已知點(diǎn)上進(jìn)行導(dǎo)線測量、可輸入點(diǎn)坐標(biāo)來放樣、精度1”，補(bǔ)償范圍+/-5’；（3）基于標(biāo)準(zhǔn)反射率表面工作距離：300m-90%反射率；134m-18%反射率；（4）高速掃描：掃描速度可達(dá)50000點(diǎn)/秒；發(fā)射的光斑大小為50m處恒定3mm，大大提高了掃描的速度和精度。（5）測量級精度如表1。

4 Scanstation2外業(yè)三維數(shù)據(jù)掃描

三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，關(guān)鍵步驟如下：

4.1 外業(yè)踏勘

首先，要進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、制作掃描規(guī)劃草圖，規(guī)劃的內(nèi)容包括：外業(yè)操作人員、掃描區(qū)域和時(shí)間、站點(diǎn)設(shè)置、標(biāo)靶位置等。其次，科學(xué)設(shè)站，在保證儀器發(fā)揮最大功效的同時(shí)，應(yīng)避免重復(fù)掃描，另外，后期如進(jìn)行標(biāo)靶拼接，一定要設(shè)計(jì)好下一站標(biāo)靶的位置以確保兩站標(biāo)靶通視，如進(jìn)行點(diǎn)云拼接，設(shè)站要盡量采集到較多的特征點(diǎn)。最后，標(biāo)靶設(shè)置要規(guī)范，標(biāo)靶擺設(shè)要穩(wěn)固，盡量不要共線，同時(shí)標(biāo)靶的位置最好設(shè)置在兩站公共空間的最大距離處，以保證拼接精度。

4.2 外業(yè)掃描

外業(yè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)掃描，主要步驟如下：（1）連接掃描儀和電腦，設(shè)置IP地址；（2）添加數(shù)據(jù)庫，確定數(shù)據(jù)存儲位置；（3）添加掃描儀，設(shè)置掃描儀參數(shù)，主要包括：照片曝光率、掃描范圍、點(diǎn)云間隔密度等；（4）選擇掃描數(shù)據(jù)存儲的位置并連接掃描儀；（5）三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)及標(biāo)靶掃描。

5 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

在Cyclone系統(tǒng)軟件內(nèi)進(jìn)行，步驟如下：

5.1 剔除噪音點(diǎn)

在掃描過程中，由于受掃描系統(tǒng)本身的系統(tǒng)誤差，如數(shù)據(jù)采集時(shí)激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)引起的抖動、在掃描過程中雜散光和被測物體表面粗糙程度、波紋、表面材質(zhì)等因素及外界環(huán)境影響，會產(chǎn)生不屬于掃描實(shí)體本身的冗余數(shù)據(jù)，稱為噪音點(diǎn)，如圖5，6，為了保證數(shù)據(jù)計(jì)算及模型的精度，在數(shù)據(jù)拼接之前需進(jìn)行噪音點(diǎn)剔除。

5.2 點(diǎn)云拼接

每站掃描的數(shù)據(jù)都是獨(dú)立的自由坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)系原點(diǎn)為掃描儀鏡頭，其X方向?yàn)閽呙鑳x開機(jī)時(shí)的鏡頭朝向。因此為了統(tǒng)一坐標(biāo)系，需將各站數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理。拼接的思路是先將每天各測站的數(shù)據(jù)拼接成一個整體，然后將各天的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。

（1）點(diǎn)云拼接原理：外業(yè)掃描時(shí)用全站儀測得標(biāo)靶的真實(shí)三維坐標(biāo)，各測站掃描時(shí)均兩兩包含三個以上不共線同名標(biāo)靶，利用各測站間的同名點(diǎn)將各測站數(shù)據(jù)拼接在一起。

（2）點(diǎn)云拼接方法：共有四種方法：在已知點(diǎn)上設(shè)測站掃描（即坐標(biāo)拼接）、使用標(biāo)靶將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系中（即標(biāo)靶拼接）、用點(diǎn)云匹配的方法將點(diǎn)云轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系中（即特征點(diǎn)云拼接）、綜合使用上述三種方法。

第一種方法屬于直接法地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)的測量方法一樣，首先進(jìn)行控制測量，獲得控制點(diǎn)坐標(biāo)，掃描時(shí)在已知點(diǎn)上設(shè)站，掃描相當(dāng)于碎部測量。第二和第三種方法屬于間接法的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。首先用至少三個公共點(diǎn)來將相鄰測站的點(diǎn)云進(jìn)行拼接，公共點(diǎn)可以是專用標(biāo)靶或特征點(diǎn)（如窗戶的邊角、房角等）。

5.3 點(diǎn)云建模

建模的過程是在Cyclone軟件下利用海量點(diǎn)云進(jìn)行精確計(jì)算、擬合幾何物體的形狀，精確表現(xiàn)掃描物體。礦區(qū)掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖7。

點(diǎn)云經(jīng)過剔除噪音點(diǎn)、拼接、構(gòu)建TIN三角網(wǎng)，生成Mesh三維模型。如圖8所示。

5.4 成果輸出

（1）地形圖制作：在Cyclone下利用Mesh三維模型自動生成等高線如圖9，將點(diǎn)云與等高線導(dǎo)出，在CAD中制作1：2000地形圖。

（2）填挖方量計(jì)算：項(xiàng)目采用了兩種計(jì)算方法，一是利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三角網(wǎng)，用方格網(wǎng)法計(jì)算；二是在Mesh模型中選定參考面，設(shè)置取樣間隔，計(jì)算土方量，如圖10所示。

在Cyclone系統(tǒng)里，應(yīng)用Mesh三維模型計(jì)算時(shí)，取樣間隔的數(shù)值可以設(shè)置成0.01至1米之間，均可保證土方量計(jì)算又快又準(zhǔn)，但如采用傳統(tǒng)的方格網(wǎng)法計(jì)算，取樣間隔即使設(shè)置到1米，也是相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目采用世界先進(jìn)的三維激光掃描系統(tǒng)采集三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在Cyclone系統(tǒng)里進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、模型制作，采用兩種方法計(jì)算土方量，通過與傳統(tǒng)測量方法相比，得出以下結(jié)論：

（1）數(shù)據(jù)采集速度快，ScanStation2的掃描速度是50000點(diǎn)/秒，短時(shí)間就可完成大區(qū)域面積內(nèi)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集，既節(jié)約成本又提高了工作效率；（2）激光三維掃描，不需要接觸被測物體，且是根據(jù)物體的反射率和材質(zhì)來采集數(shù)據(jù)信息，可進(jìn)行全天候掃描；（3）點(diǎn)云數(shù)據(jù)完整精確，在軟件下可進(jìn)行多視角、三維可視化漫游瀏覽，方便、直觀；（4）三維激光掃描儀獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息量豐富，既包含被測物體X，Y，Z坐標(biāo)信息，還包括RGB顏色及反射率信息，后期對矢量數(shù)據(jù)可進(jìn)行深挖掘及研究應(yīng)用，一舉多得；（5）應(yīng)用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以提取任何線性特征，可以出任意比例的二維圖，也可以在圖上量取任何想要得到的信息，在保證高精度的同時(shí)還大大提高了生產(chǎn)效率，這是目前現(xiàn)有的方法中所不能比擬的。

參考文獻(xiàn)

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篇6

二、電動力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及課程特點(diǎn)

電動力學(xué)課程內(nèi)容，對大多數(shù)學(xué)生來說感覺到比較難學(xué)。原因是知識點(diǎn)較多，抽象難懂。數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，要求有較強(qiáng)的數(shù)理基礎(chǔ)。雖然有些電動力學(xué)問題接近實(shí)際，比如波導(dǎo)問題、天線問題，但學(xué)生要理解和解決這些問題，需要一定的過程，由于上述問題的存在，使初學(xué)者常常感到電動力學(xué)課枯燥無味、難以入門；上課聽講似懂非懂，下課做題無從下手。并且,由于招生數(shù)量的增加,極大降低了師生比,降低了學(xué)生與老師交流的幾率。同時(shí)，現(xiàn)代大學(xué)生與80年代大學(xué)生比，缺乏主動思考意識和能力，都嚴(yán)重影響電動力學(xué)課程的教學(xué)效果。

三、教學(xué)改革設(shè)想及實(shí)施

篇7

本文研制了一種基于單片機(jī)微處理器控制的溫度監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)，屬于小型溫控儀，用于實(shí)驗(yàn)室半導(dǎo)體激光器的溫度監(jiān)測。系統(tǒng)采用了以單片機(jī)為核心，通過溫度傳感器對激光器溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并在超過預(yù)試溫度時(shí)，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。

2.設(shè)計(jì)總體方案

本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能是：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前激光器的溫度，并且允許用戶設(shè)定溫度閾值，當(dāng)激光器溫度超過閾值時(shí)，系統(tǒng)會以蜂鳴器蜂鳴的方式進(jìn)行報(bào)警提示。

依據(jù)功能設(shè)定，本系統(tǒng)主要分為三個模塊：溫度采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，用戶交換模塊。

其中溫度采集模塊使用的是DSl8B20型單線智能溫度傳感器，它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)據(jù)處理模塊使用的是AT89C51單片機(jī)，其完成溫度數(shù)據(jù)的采集，運(yùn)算和邏輯控制的功能。

用戶交換模塊主要有按鍵和蜂鳴器構(gòu)成。其中按鍵用于用戶設(shè)定溫度閾值，蜂鳴器用于提醒用戶。

單片機(jī)作為主控制器，主要負(fù)責(zé)處理有溫度傳感器送來數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示器模塊，溫度傳感器主要用來采集激光器的溫度，并把采集到的數(shù)據(jù)送回單片機(jī)，按鍵電路主要是用來完成單片機(jī)復(fù)位操作和溫度初始值的設(shè)定，蜂鳴器電路就是三極管來實(shí)現(xiàn)的，用來判斷激光器溫度是否超出設(shè)定數(shù)值，顯示電路主要用來顯示當(dāng)前溫度。

3.溫度監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)各功能的硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)是整個系統(tǒng)的控制中樞，它指揮器件的協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能。每一個模塊只實(shí)現(xiàn)一個特定功能，最后再將各個模塊搭接在一起。本系統(tǒng)主要硬件包括電源電路，蜂鳴器電路，LED顯示電路以及溫度傳感器電路。

3.1 主控制電路和測溫時(shí)控制電路

本次硬件的核心就是AT89C51，其他電路都是圍繞他所設(shè)計(jì)的，溫度傳感器DS18B20接單片機(jī)AT89C51的P2.3口。顯示器LED與74LC373相連接到單片機(jī)AT89C51的P1.0口至P1.7口，蜂鳴電路接單片機(jī)AT89C51的P3.3口，當(dāng)溫度高于預(yù)設(shè)值時(shí)蜂鳴器蜂鳴報(bào)警，增加單片機(jī)的輸出能力，增加單片機(jī)的輸出電流，故使用電阻來完成。具體原理圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)電路原理圖

圖2 傳感器電路圖

3.2 主要模塊的電路

3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖

單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路.

復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會出現(xiàn)高電平。這個高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定。適當(dāng)組合RC的取值可以保證可靠的復(fù)位。

晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz（因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場合）/12MHz（產(chǎn)生精確的us級時(shí)歇，方便定時(shí)操作）。

3.2.2 蜂鳴器報(bào)警電路

本設(shè)計(jì)采用蜂鳴音報(bào)警電路，蜂鳴器的額定電流≤30mA。而對于AT89C51單片機(jī)，P3口的灌電流為15mA，由此可見，緊靠單片機(jī)的P3口電流是不能驅(qū)動蜂鳴的，必須使用晶體管放大電路，為了單片機(jī)功率更小，所以使用PNP型晶體管，當(dāng)激光器的溫度超度預(yù)設(shè)值時(shí)，基極變?yōu)榈碗娖剑澍Q器工作。

3.2.3 顯示電路

本文采用的是共陰極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極接電源GND，要顯示某字段則相應(yīng)的移位寄存器74HC373的輸出線必須是高電平。P0口接8個按鍵，分別編號為KEY1--KEY8。當(dāng)某個按鍵按下時(shí)。某個數(shù)就顯示在數(shù)碼管上。

3.2.4 傳感器電路

在本設(shè)計(jì)中采用的是DS18B20數(shù)字溫度傳感器，其接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合。具體電路圖如圖2所示。

4.仿真與調(diào)試

本次設(shè)計(jì)的所有仿真都在Proteus里完成，這些仿真包括閾值的設(shè)置，蜂鳴器的實(shí)現(xiàn)與數(shù)碼管的顯示。在本次設(shè)計(jì)中，這些仿真都得以實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)電路原理圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)電路原理圖

5.結(jié)論

本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的溫度設(shè)計(jì)，包括硬件部分和軟件部分兩部分。在論文完成過程中，先從軟件部分開始設(shè)計(jì)出整個流程圖，然后才開始硬件電路的設(shè)計(jì)。但是在軟件設(shè)計(jì)過程中，由于一些客觀原因存在，硬件電路不是很美觀，一些電容和電阻設(shè)計(jì)的有點(diǎn)出入，但整體不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在仿真時(shí)，學(xué)習(xí)了Proteus ISIS和Keil Vision3的基本知識，通過此軟件對電路的仿真，基本上完成了論文的設(shè)計(jì)目的。

參考文獻(xiàn)

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篇8

“透鏡對光的作用”實(shí)驗(yàn)是人教版八年級物理上冊第三章第一節(jié)的一個重要的演示實(shí)驗(yàn)，它是學(xué)好本章的基礎(chǔ)，所以做好這個實(shí)驗(yàn)尤為關(guān)鍵。

對原實(shí)驗(yàn)的分析：

現(xiàn)在課本上主要采用兩種演示方法：一種是用當(dāng)下流行的激光筆來做（圖1），光路比較清晰，效果明顯，但展現(xiàn)給學(xué)生的只是一個平面的光路，缺乏立體感。另外一種演示方法是利用太陽光（圖2），這種方法操作簡單、喜聞樂見，但它不能清晰地將光的傳播路徑展現(xiàn)出來，尤其是當(dāng)太陽光穿過凹透鏡時(shí)，紙面上的光斑非常微弱，不便觀察，實(shí)驗(yàn)效果比較差。

對原實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)：

實(shí)驗(yàn)器材：大小薄壁燒杯各一個、禪香、鐵絲支架、火機(jī)、凸透鏡、凹透鏡（凸透鏡和凹透鏡的直徑比小燒杯的直徑略小）、手電筒

實(shí)驗(yàn)原理：巧設(shè)煙霧，利用煙塵微粒對光的漫反射來顯示光通過的路徑。

實(shí)驗(yàn)過程：

1.取干凈的薄壁燒杯大小各一個，倒扣疊放在一起，分別用支架將點(diǎn)燃的禪香放入大小燒杯中各三根初中物理論文，如果煙霧產(chǎn)生太慢，還可以再加幾根，等燒杯中充滿煙霧時(shí)，將兩燒杯中的禪香取出論文的格式。

2.用手電筒通過杯底自上向下照射，調(diào)節(jié)手電筒的聚光圈，使通過煙霧的光成粗細(xì)均勻的柱形光束（圖3）。

3.抬起小燒杯，在大燒杯的底部放上凸透鏡，用手電筒通過杯底自上向下照射，這是可以清晰的觀察到小燒杯里的光束沒有發(fā)生改變，而大燒杯中的光路卻向中間發(fā)生了偏折，證明凸透鏡對光線具有會聚作用（圖4）。

4.用同樣的方法，可以看到當(dāng)大燒杯的底部換成凹透鏡時(shí)，大燒杯中的光路向兩側(cè)發(fā)生了偏折，證明凹透鏡對光線具有發(fā)散作用（圖5）。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：

篇9

1、光纖通信系統(tǒng)的基本組成

最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺群笥眠^的光波有0.85、1.31和1.55三個低損耗窗口。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。論文格式。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖'0'碼和'1'碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號對光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機(jī)產(chǎn)生。光纖通信系統(tǒng)的基本組成原理圖如下圖1-1所示：

圖1-1光纖通信系統(tǒng)

1.1光發(fā)射端機(jī)

光發(fā)射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機(jī)的電信號對光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜中傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。光發(fā)射機(jī)的原理圖如下圖1-2所示：

圖1-2光發(fā)射機(jī)原理框圖

光源是光發(fā)射機(jī)的核心，其性能好壞將對光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。目前光纖通信系統(tǒng)使用的光源都是由半導(dǎo)體材料制成的，而半導(dǎo)體光源分兩種：發(fā)光管LED和激光管LD。由于半導(dǎo)體激光器發(fā)出的是激光，發(fā)光功率大、譜線寬度窄，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度特性差。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的是熒光，發(fā)光功率不大，譜線寬度寬，但電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價(jià)格便宜。在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常用到。

1.2光纖或光纜

光纖作為傳輸媒介，作用是將發(fā)射端機(jī)光源發(fā)出的光信號，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后耦合到接收端機(jī)的檢測器，完成信息傳輸任務(wù)。在通信中使用的光纖通常是由石英玻璃制成的，由纖芯和包層組成。目前，塑料光纖應(yīng)用于低速、短距離的傳輸中。其構(gòu)成光纖的纖芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達(dá)200～1000μm，其接續(xù)時(shí)可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對準(zhǔn)產(chǎn)生 ±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。論文格式。

1.3中繼器

含有光中繼器的光纖傳輸系統(tǒng)成為光纖中繼通信。光信號在光纖中傳輸一定的距離后，由于受到光纖衰減和色散的影響會產(chǎn)生能量衰減和波形失真，為保證通信質(zhì)量，必須對衰減和失真達(dá)到一定程度的光信號及時(shí)進(jìn)行放大和恢復(fù)。中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補(bǔ)償光信號在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進(jìn)行整形。

1.4光纖連接器、耦合器等無源器件

由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。

1.5光接收端機(jī)

光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。 它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓螅賹⑦@微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。光接收機(jī)原理圖如下圖1-3所示：

圖1-3光接收機(jī)電路原理方框圖

2、光纖語音電路設(shè)計(jì)

光纖語音電路由三部分組成：光發(fā)射電路、光纖和光接收電路。論文格式。其工作原理是：音頻信號最初是聲波，由發(fā)送器的電子麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號。此信號由LM358組成的音頻放大器放大，并且借助于一個單獨(dú)的晶體管控制LED的端電壓，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光信號送入光纖或光纜。在光纖或光纜的另一端，光信號照射到接收器的光電檢測器上。光電檢測器再將其轉(zhuǎn)換為電信號。此信號被放大并送入揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換為聲波恢復(fù)為原始信號。

2.1、發(fā)射器電路板

此電路主要是把音頻信號經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)濾波器、多級放大器把微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體二極管發(fā)光的電壓信號，在晶體管的調(diào)制下把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送入光纖中進(jìn)行傳輸。在發(fā)射器電路上有一個話筒和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED裝在塑料殼中以便于連接光纖或光纜進(jìn)行發(fā)送信號。在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)操作可以使用200m長的塑料光纖傳送語音信號，也可以使用玻璃光纖在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)通信。光纖語音發(fā)射器電路如下圖1-4所示：

圖1-4光纖語音發(fā)射電路

2.2、光電接收器電路板:

在接收器電路板上通過光電檢測器把光纖傳輸?shù)奈⑷醯墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容濾波、運(yùn)算放大器放大，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，放大到適合揚(yáng)聲器輸出的電壓，恢復(fù)原始的語音信號。光纖語音接收電路如下圖1-5所示：

圖1-5光纖語音接收電路

3、結(jié) 語

本文詳細(xì)的介紹了光纖通信系統(tǒng)的組成，為設(shè)計(jì)光纖語音傳輸電路提供理論基礎(chǔ)。在該電路系統(tǒng)中語音信號以光波形式在光纜內(nèi)傳輸、不受任何電場和磁場的影響。傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。每個電路板需要一個9V電池，元件簡單，易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室就能操作完成。

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篇10

科學(xué)家們開始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄，而用白光再現(xiàn)的全息圖，在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍攝過程中各個元件、光源和記錄介質(zhì)的相對位置嚴(yán)格保持不變，這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來了種種不便。于是，科學(xué)家們又回過頭來繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺的黑暗實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。

2全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)

全息術(shù)是一種“無透鏡”的兩步成像法，它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息，即物體光的振幅和位相。全息照相過程分全息記錄和再現(xiàn)兩步：第一步稱為波前記錄(全息記錄)；第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。

波前記錄依據(jù)的是干涉原理，物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布，干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說，全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出，任何感光底片都只能記錄振幅(或者說強(qiáng)度)的分布，而不能直接記錄位相分布，全息照相之所以能記錄位相分布，是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒有參考光波，或者它與物光波不相干，波前上的位相分布是不可能記錄下來的。

波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理，照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過全息圖衍射后出現(xiàn)一個復(fù)雜的光波場。全息圖的衍射波含有三種主要成分，即物光波(+1級衍射波)，物光波的共軛波(-1級衍射波)，照明光波的照直前進(jìn)(零級衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中，這三種衍射波在空間彼此分離，互不干擾，便于人們用眼睛或鏡頭去觀測物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。

全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn)：

(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息，圖像具有顯著的視差特性，可以看到逼真的三維圖像。

(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象，只是分辨率受到一些影響。

(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄，并能互不干擾地再現(xiàn)各個不同的圖像。

(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣桥c波長有關(guān)，用不同波長的激光照射全息圖，再現(xiàn)相就會發(fā)生放大或縮小。

3全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向

全息術(shù)經(jīng)過60年的發(fā)展，已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，成為一種高新技術(shù)，擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域，在一些發(fā)達(dá)國家還興起了全息產(chǎn)業(yè)，并且正在形成日益廣闊的市場，實(shí)用前景非常可觀。本文介紹全息術(shù)中幾個應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說明其發(fā)展方向。

3.1全息存儲

全息存儲是依據(jù)全息術(shù)的原理，將信息以全息照相的方式存儲起來，它利用兩個光波之間的耦合和解耦合，可以把信息存儲和信息之間的比較(相關(guān))、識別，甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來，也就是可以把信息存儲和信息處理結(jié)合起來。用于全息信息存儲的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等；可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無機(jī)光折變材料等。全息存儲在存儲容量方面具有巨大的優(yōu)勢，原因是：

(1)全息存儲具有存儲容量大的優(yōu)勢。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí)，信息存儲密度的數(shù)量級一般為105bit/mm2；用平面全息圖存儲信息時(shí)，存儲密度一般可提高一個數(shù)量級達(dá)106bit/mm2；如果用體全息圖存儲信息時(shí)，存儲密度可高達(dá)1013bit/mm2。

(2)全息存儲具有極大的冗余性，存儲介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會引起信息丟失。

(3)全息存儲具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn)，每個數(shù)據(jù)頁可包含達(dá)1Mbit的信息，寫人一頁的時(shí)間在100ms左右，讀信息的時(shí)間可以小于100μs，而磁盤的尋址時(shí)間至少需要10ms。

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲研究的熱潮，并取得很大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)在：

(1)存儲容量迅速提高和性能不斷改善，并逐步走向?qū)嵱没＠纾?994年美國加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖，同年，斯坦福大學(xué)的一個研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲在一個全息存儲器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無顯著下降。1999年美國加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù)，在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖，并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲裝置。

(2)實(shí)用化的全息存儲系統(tǒng)逐漸推出。例如，1995年由美國政府高級研究項(xiàng)目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國國家存儲工業(yè)聯(lián)合會(NS1C)支持下川，投資約7000萬美元，實(shí)施了光折變信息存儲材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開發(fā)出具有容量為1Tbit數(shù)據(jù)，存儲速率為1000MB/s的一次寫人或重復(fù)寫人的全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。同樣的研究在法國、英國、德國和日本等國家也正在加緊進(jìn)行。

近幾年來，光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展，為全息存儲器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測器等核心元器件，全息存儲的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而，美中不足的是全息圖的壽命問題尚待解決，雖然張澤明、謝敬輝等對Ce：Fe：LiNbO3晶體的全息存儲和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，從方法上給出了記錄角度越大，光柵周期越小，熱定影所需最小離子數(shù)密度越高，存儲系統(tǒng)的整體性能越好，但是目前還未解決的一個難題是尋找合適的記錄材料。無疑，這將成為全息存儲界研究的熱門課題。

3.2顯示全息

顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來制作各種類型的全息圖，如白光反射全息圖、白光透射全息圖等，各種類型的顯示全息圖可用于舞臺布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等；再如，以動態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動畫片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等，每3年一次的顯示全息國際會議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖，它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。

顯示全息目前主要有兩大類：第一類是Lippmann全息圖，制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開窗法。第二類是S.A.Benton的彩虹全息圖，這是一種透射式顯示全息圖，可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像，且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化，從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展，隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù)，如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國光學(xué)學(xué)會主辦的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國全息制造商協(xié)會主辦的《HolographyNews》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來看，顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在：

(1)視角范圍、圖像體積有限；

(2)沒有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法；

(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大，導(dǎo)致動態(tài)顯示異常困難。克服以上不足，將可能成為顯示全息研究的幾個熱點(diǎn)。

近年來，顯示全息技術(shù)掀起一場數(shù)字化變革，數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展，利用顯示全息的大視場、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性，在不久的將來開發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視，為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。

3.3模壓全息

模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的，它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來，使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化，用白光再現(xiàn)時(shí)，可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像，并可通過印刷方式大批量生產(chǎn)，使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，以商品形式走向市場。模壓全息的制作主要分為三個階段：激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。這三個階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高，因此，模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖，是安全防偽技術(shù)的一個里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上，不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn)，使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品，無論在高檔商品促銷、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù)，并備受使用者青睞。

模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè)，90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初，隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高，模壓全息技術(shù)又有了新的突破：美國斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù)；2003年，蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”；同年，倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個個技術(shù)突破，使防偽功能有了提高，讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。

模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，目前國內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展，我國模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個方向上引起重視：首先是開拓全息燙金材料，取代金膜和銀膜，其次開發(fā)全息包裝材料，實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝，第三個方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。

3.4全息干涉計(jì)量

全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光，在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上，然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理，非接觸地對物體表面進(jìn)行三維測量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個重要方面，它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無損測量，比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測量形狀比較簡單、表面光度很高的零部件，而全息計(jì)量方法則能對任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測量，測量精度為光波波長λ的數(shù)量級。目前，全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法，此外，J.A.Leendertz開辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠，并得以在惡劣環(huán)境條件下對某些物理量進(jìn)行定時(shí)測量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等，可使測量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國等西方先進(jìn)國家已產(chǎn)業(yè)化，我國在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過鑒定，其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過近幾年的開發(fā)和研制，我國在全息干涉計(jì)量測試設(shè)備方面主要發(fā)展有：

(1)用于測試火箭發(fā)動機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測試儀；

(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線激光全息探測儀；

(3)包括記錄、再現(xiàn)、圖像處理三部分的瞬態(tài)激光全息干涉計(jì)量測試系統(tǒng)；

(4)用于對航空、航天、石油化工等部門常用的膜盒進(jìn)行位移檢側(cè)的激光全息光柵精密測試系統(tǒng)。目前美國和德國已經(jīng)研制出有菌子質(zhì)記錄介質(zhì)的激光全息干涉計(jì)量設(shè)備。

篇11

1 全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段

1948年，丹尼斯·蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法，隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法，即全息術(shù)，并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想，雖然未能用電子波證實(shí)其原理，但用可見光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期，全息圖制作具有以下共同特點(diǎn)：全息圖都是用汞燈作為光源；而且是所謂同軸全息圖，即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱為第一代全息圖，標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個嚴(yán)重問題，一個是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開，另一個是光源的相干性太差。因此在這十多年中，全息術(shù)進(jìn)展緩慢。

1960年激光的出現(xiàn)，提供了一種高相干度光源，為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的問題，利思和烏帕特尼克斯(1962)提出，將通信理論中的載頻概念推廣到空域中，用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖，再利用離軸的參考光照射全息圖，使全息圖產(chǎn)生三個在空間互相分離的衍射分量，其中一個復(fù)制出原始物光。該方法被稱為離軸全息術(shù)，這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的問題，并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展，但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。

科學(xué)家們開始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄，而用白光再現(xiàn)的全息圖，在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍攝過程中各個元件、光源和記錄介質(zhì)的相對位置嚴(yán)格保持不變，這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來了種種不便。于是，科學(xué)家們又回過頭來繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺的黑暗實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。

2 全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)

全息術(shù)是一種“無透鏡”的兩步成像法，它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息，即物體光的振幅和位相。全息照相過程分全息記錄和再現(xiàn)兩步：第一步稱為波前記錄(全息記錄)；第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。

波前記錄依據(jù)的是干涉原理，物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布，干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說，全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出，任何感光底片都只能記錄振幅(或者說強(qiáng)度)的分布，而不能直接記錄位相分布，全息照相之所以能記錄位相分布，是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒有參考光波，或者它與物光波不相干，波前上的位相分布是不可能記錄下來的。

波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理，照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過全息圖衍射后出現(xiàn)一個復(fù)雜的光波場。全息圖的衍射波含有三種主要成分，即物光波(+1級衍射波)，物光波的共軛波(-1級衍射波)，照明光波的照直前進(jìn)(零級衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中，這三種衍射波在空間彼此分離，互不干擾，便于人們用眼睛或鏡頭去觀測物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。

全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn)：

(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息，圖像具有顯著的視差特性，可以看到逼真的三維圖像。

(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象，只是分辨率受到一些影響。

(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄，并能互不干擾地再現(xiàn)各個不同的圖像。

(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣桥c波長有關(guān)，用不同波長的激光照射全息圖，再現(xiàn)相就會發(fā)生放大或縮小。

3 全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向

全息術(shù)經(jīng)過60年的發(fā)展，已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，成為一種高新技術(shù)，擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域，在一些發(fā)達(dá)國家還興起了全息產(chǎn)業(yè)，并且正在形成日益廣闊的市場，實(shí)用前景非常可觀。本文介紹全息術(shù)中幾個應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說明其發(fā)展方向。

3.1 全息存儲

全息存儲是依據(jù)全息術(shù)的原理，將信息以全息照相的方式存儲起來，它利用兩個光波之間的耦合和解耦合，可以把信息存儲和信息之間的比較(相關(guān))、識別，甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來，也就是可以把信息存儲和信息處理結(jié)合起來。用于全息信息存儲的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等；可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無機(jī)光折變材料等。全息存儲在存儲容量方面具有巨大的優(yōu)勢，原因是：

(1)全息存儲具有存儲容量大的優(yōu)勢。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí)，信息存儲密度的數(shù)量級一般為105bit/mm2；用平面全息圖存儲信息時(shí)，存儲密度一般可提高一個數(shù)量級達(dá)106bit/mm2；如果用體全息圖存儲信息時(shí)，存儲密度可高達(dá)1013bit/mm2。

(2)全息存儲具有極大的冗余性，存儲介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會引起信息丟失。

(3)全息存儲具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn)，每個數(shù)據(jù)頁可包含達(dá)1Mbit的信息，寫人一頁的時(shí)間在100ms左右，讀信息的時(shí)間可以小于100μs，而磁盤的尋址時(shí)間至少需要10ms。

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲研究的熱潮，并取得很大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)在：

(1)存儲容量迅速提高和性能不斷改善，并逐步走向?qū)嵱没＠纾?994年美國加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖，同年，斯坦福大學(xué)的一個研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲在一個全息存儲器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無顯著下降。 1999年美國加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù)，在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖，并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲裝置。

(2)實(shí)用化的全息存儲系統(tǒng)逐漸推出。例如，1995年由美國政府高級研究項(xiàng)目局(ARPA )、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國國家存儲工業(yè)聯(lián)合會(NS1C)支持下川，投資約7000萬美元，實(shí)施了光折變信息存儲材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開發(fā)出具有容量為1T bit數(shù)據(jù)，存儲速率為1000MB/s的一次寫人或重復(fù)寫人的全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。同樣的研究在法國、英國、德國和日本等國家也正在加緊進(jìn)行。

近幾年來，光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展，為全息存儲器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測器等核心元器件，全息存儲的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而，美中不足的是全息圖的壽命問題尚待解決，雖然張澤明、謝敬輝等對Ce：Fe：LiNbO3晶體的全息存儲和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，從方法上給出了記錄角度越大，光柵周期越小，熱定影所需最小離子數(shù)密度越高，存儲系統(tǒng)的整體性能越好，但是目前還未解決的一個難題是尋找合適的記錄材料。無疑，這將成為全息存儲界研究的熱門課題。

3.2 顯示全息

顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來制作各種類型的全息圖，如白光反射全息圖、白光透射全息圖等，各種類型的顯示全息圖可用于舞臺布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等；再如，以動態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動畫片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等，每3年一次的顯示全息國際會議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖，它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。

顯示全息目前主要有兩大類：第一類是Lippmann全息圖，制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開窗法。第二類是S.A. Benton的彩虹全息圖，這是一種透射式顯示全息圖，可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像，且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化，從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展，隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù)，如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國光學(xué)學(xué)會主辦的《Applied Optics》和《Optics Letters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國全息制造商協(xié)會主辦的《Holography News》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來看，顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在：

(1)視角范圍、圖像體積有限；

(2)沒有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法；

(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大，導(dǎo)致動態(tài)顯示異常困難。克服以上不足，將可能成為顯示全息研究的幾個熱點(diǎn)。

近年來，顯示全息技術(shù)掀起一場數(shù)字化變革，數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展，利用顯示全息的大視場、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性，在不久的將來開發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視，為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。

3.3 模壓全息

模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的，它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來，使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化，用白光再現(xiàn)時(shí)，可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像，并可通過印刷方式大批量生產(chǎn)，使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，以商品形式走向市場。模壓全息的制作主要分為三個階段：激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。這三個階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高，因此，模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖，是安全防偽技術(shù)的一個里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上，不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn)，使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品，無論在高檔商品促銷、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù)，并備受使用者青睞。

模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè)，90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初，隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高，模壓全息技術(shù)又有了新的突破：美國斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù)；2003年，蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”；同年，倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個個技術(shù)突破，使防偽功能有了提高，讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。

模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，目前國內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展，我國模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個方向上引起重視：首先是開拓全息燙金材料，取代金膜和銀膜，其次開發(fā)全息包裝材料，實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝，第三個方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。

3.4 全息干涉計(jì)量

全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光，在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上，然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理，非接觸地對物體表面進(jìn)行三維測量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個重要方面，它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無損測量，比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測量形狀比較簡單、表面光度很高的零部件，而全息計(jì)量方法則能對任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測量，測量精度為光波波長λ的數(shù)量級。目前，全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法，此外，J.A.Leendertz開辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠，并得以在惡劣環(huán)境條件下對某些物理量進(jìn)行定時(shí)測量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等，可使測量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國等西方先進(jìn)國家已產(chǎn)業(yè)化，我國在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過鑒定，其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過近幾年的開發(fā)和研制，我國在全息干涉計(jì)量測試設(shè)備方面主要發(fā)展有：

(1)用于測試火箭發(fā)動機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測試儀；

(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線激光全息探測儀；

篇12

一、布里淵散射傳感原理

布里淵散射原理是基于光纖中光波與聲波在傳播過程的相互作用，這兩者的相互作用會使光產(chǎn)生頻移，該頻移的產(chǎn)生相當(dāng)于入射波被一個聲光柵散射產(chǎn)生了反射光子，我們利用這個頻移，通過測得其頻移方向和大小，來實(shí)現(xiàn)傳感物理量的轉(zhuǎn)換。光纖所處溫度、所受應(yīng)變皆可通過布里淵頻移間接計(jì)算得出。在實(shí)際工程使用中，由于入侵事件都是不確定的，所以需要一套具有實(shí)時(shí)監(jiān)控能力且無盲點(diǎn)的監(jiān)測系統(tǒng)才能完全監(jiān)測到入侵、避免出現(xiàn)遺漏，而光纖作為傳感原件是沿線路連續(xù)分布的，這就避免了線路中產(chǎn)生盲點(diǎn)。通過對光纖中布里淵散射頻移量大小的監(jiān)控，可以分析得出被入侵點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，以及被入侵程度，這就是目前布里淵散射在光纖傳感入侵定位監(jiān)測系統(tǒng)中最有效的應(yīng)用方式，達(dá)到了兼?zhèn)涓呔取o盲點(diǎn)、長距離、實(shí)時(shí)性等諸多優(yōu)異性能。

二、實(shí)驗(yàn)與分析

由于本項(xiàng)研究處于早期階段，所以此次試驗(yàn)都是采用自制的激光器、自制傳感光纜以及其他自制光信號解調(diào)器。并參考了各類中外文獻(xiàn)，以及前輩所寫的論文，保證本次試驗(yàn)和分析能夠得出更為準(zhǔn)確的結(jié)論，更好的為國家安防事業(yè)做出貢獻(xiàn)。我們將激光輸出進(jìn)行一定的比例分束，然后小比例的一束作為本振光，另外一個大比例的經(jīng)偏振控制器調(diào)整偏振態(tài)，通過電光調(diào)制器進(jìn)行脈沖的調(diào)制，經(jīng)過摻鉺光纖放大器1放大之后，波分復(fù)用器濾過自發(fā)輻射噪聲通過擾偏器和環(huán)形器，輸入到單模傳感光纖里面去。散射回的信號此時(shí)變得非常非常弱，必須得通過摻鉺放大器2來放大，然后再經(jīng)過一個環(huán)形器，通過自己制造的窄帶可調(diào)諧光纖光柵濾波器之后的布里淵反射光和本振光相干，通過高速光電探測器的監(jiān)測，然后得到了實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果---后向布里淵散射信號。

在實(shí)驗(yàn)中，波分復(fù)用器濾波的通道為1550nm，帶寬30nm，隔離度大于20dB，損耗小于0.15dB，和本振光相比，相對有一定的偏移量，能滿足實(shí)驗(yàn)的要求并且監(jiān)測到相干信號。放大之后的布里淵信號只有um量級，采用高速光電探測器前置放大濾波電路對信號再次放大濾波，然后通過邊緣濾波，將布里淵信號的平移變化轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度變化，并通過累加平均處理，平均2的12次方次后，得到最K監(jiān)測結(jié)果。其中前置放大濾波電路實(shí)現(xiàn)對微弱電信號的放大并抑制信號頻帶以外的噪聲，其濾波中心頻率為11GHz，3dB快帶為1Hz，插入損耗小于0.1dB。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用50ns脈寬的光脈沖，重復(fù)頻率為10KHz，傳感光纖長度為10km。因此，完成2的12次方次累計(jì)平均處理所需時(shí)間小于1s，即系統(tǒng)的監(jiān)測周期小于1s，可滿足快速監(jiān)測入侵事件的要求。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析表明。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在室溫25度環(huán)境下且光纖不受外力時(shí)，布里淵信號的中心頻率在10.9GHz左右。因此當(dāng)應(yīng)變和溫度引起的頻移總和超過初始中心頻率100MHz時(shí)，信號將越過帶通濾波器的單邊上升沿的邊界，導(dǎo)致信號幅值減小，從而引起錯誤判斷，限制了系統(tǒng)的監(jiān)測范圍。采用更大帶寬的帶通濾波器并合理的選擇其中心頻率，可以擴(kuò)大系統(tǒng)監(jiān)測的動態(tài)范圍。

至于如何消除緩變溫度的影響，適應(yīng)野外環(huán)境下的應(yīng)用，以及進(jìn)一步提高系統(tǒng)的應(yīng)變分辨率，將在后續(xù)的工作中研究。

結(jié)論：在BOTDER原理中用單縱模光纖光柵到帶通濾波器理論結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中表明，系統(tǒng)可以在1s對10km范圍的傳感器進(jìn)行測量，并達(dá)到5m的空間分辨率和200uε的應(yīng)變分辨率。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明本系統(tǒng)在監(jiān)測入侵領(lǐng)域的能力，即便現(xiàn)在所處階段并不成熟，也能對國家安防領(lǐng)域起到很重要的積極意義，而且經(jīng)分析判斷和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，基于布里淵散射的分布式光纖傳感入侵定位監(jiān)測系統(tǒng)在長距離入侵定位方面有著良好的前景。

篇13

    第一代電子器件電子管,建立在熱電子發(fā)射的基礎(chǔ)上。1904年,英國物理學(xué)家弗萊明發(fā)明二極管;1906年,美國的德福雷斯特發(fā)明三極管。20世紀(jì)上半葉的電子設(shè)備,如廣播電視的發(fā)射接收裝置、雷達(dá)、計(jì)算機(jī)等,全部使用電子管。

    1947年肖克利、巴丁、布拉坦發(fā)明了晶體管。晶體管使電子設(shè)備具有省電、小型化、可靠性高的優(yōu)點(diǎn),開辟了電子學(xué)的新時(shí)代。

    物理學(xué)最新成果的大量采用,使光通信、移動通信產(chǎn)業(yè)以空前的速度和規(guī)模發(fā)展。僅我國,手機(jī)用戶即已近4億。物理學(xué)的發(fā)展必將使21世紀(jì)信息技術(shù)發(fā)生飛躍。

    二、材料科學(xué)與新材料

    物理學(xué)是材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)。量子力學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué),特別是固體物理學(xué)和能帶理論極大地推動了材料科學(xué)的發(fā)展。現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展,導(dǎo)致了諸如半導(dǎo)體材料、光電材料、超導(dǎo)材料、復(fù)合功能材料、納米材料、軟物質(zhì)材料等大量具有獨(dú)特性能的新材料出現(xiàn),并將不斷地為研制新型材料、改善材料性能提供新的理論和實(shí)驗(yàn)手段。

    人工晶體用人工方法生長的單晶體在激光產(chǎn)生、非線性光學(xué)、光探測、輻射探測、換能器等方面都有重要應(yīng)用。我國在這一領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢。

    三、物理學(xué)手段與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)

    物理學(xué)手段在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中得到廣泛應(yīng)用,它們既用于診斷——x射線透視、B超、計(jì)算機(jī)斷層成像即CT、磁共振成像即HRI,又用于治療——超聲波粉碎結(jié)石、激光手術(shù)、伽瑪?shù)丁?/p>

    四、計(jì)量與全球定位系統(tǒng)GPS

    計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn):從觀測天體到使用各種物理方法,人類計(jì)時(shí)精度不斷提高。

    全球定位系統(tǒng)GPS,由24顆均勻分布在6個軌道平面內(nèi)的衛(wèi)星組成,衛(wèi)星上安裝了高精度的原子鐘。衛(wèi)星高度2萬公里。它是一個全天候的自動定位和導(dǎo)航系統(tǒng),通過接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的時(shí)間—頻率信號,判斷和計(jì)算接收者的位置。經(jīng)過廣義相對論修正(時(shí)鐘快慢隨引力場強(qiáng)度而變)的GPS精度可在1米以內(nèi)。現(xiàn)在的GPS系統(tǒng)已可裝備到家用汽車上。

    五、物理學(xué)與激光技術(shù)

    1917年愛因斯坦提出“受激輻射”的概念,奠定了激光的理論基礎(chǔ)。1958年美國科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象:當(dāng)他們將閃光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí),晶體的分子會發(fā)出鮮艷的、始終會聚在一起的強(qiáng)光。由此他們提出了“激光原理”,受激輻射可以得到一種單色性、亮度又很高的新型光源。1958年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文,奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。1960年,美國人梅曼(T.H.Maiman)發(fā)明了世界上第一臺紅寶石激光器。梅曼利用紅寶石晶體做發(fā)光材料,用發(fā)光度很高的脈沖氙燈做激發(fā)光源,獲得了人類有史以來的第一束激光。1965年,第一臺可產(chǎn)生大功率激光的器件——二氧化碳激光器誕生。1967年,第一臺X射線激光器研制成功。1997年,美國麻省理工學(xué)院的研究人員研制出第一臺原子激光器。

    六、物理學(xué)與國家安全