物理实验2024,Vol.44Issue(3) :39-43.DOI:10.19655/j.cnki.1005-4642.2024.03.006

光学虚拟仿真实验平台的设计与实现

Design and implementation of optical virtual simulation experimental platform

郑乐 郑雪丽 杨骏骏 张腾 叶陈钦 韩雅彤 陶智霖 何光宏
物理实验2024,Vol.44Issue(3) :39-43.DOI:10.19655/j.cnki.1005-4642.2024.03.006

光学虚拟仿真实验平台的设计与实现

Design and implementation of optical virtual simulation experimental platform

郑乐 1郑雪丽 1杨骏骏 1张腾 1叶陈钦 1韩雅彤 1陶智霖 1何光宏1
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作者信息

  • 1. 重庆大学 物理学院 物理国家级实验教学示范中心,重庆 401331
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摘要

设计了光学虚拟仿真实验平台,涵盖了大学物理实验教学中的6个光学实验:单缝衍射、双缝干涉、光栅衍射、二维光栅衍射、圆孔衍射和巴比涅原理验证.学生可以使用电脑端进入交互性强的3D虚拟现实实验环境中,进行沉浸式、亲临式学习.该平台使用Blender,VS Code和Unity平台进行自主开发,通过对实验仪器进行3D建模、实验场景搭建、脚本代码设计、实验现象呈现、代码调试与漏洞完善等步骤,复现了线下实验的操作与实验现象.本文以光栅衍射为例,介绍了虚拟平台上的实验操作、数据记录和数据处理的过程.

Abstract

The virtual simulation experiment platform was designed that cover six optical experi-ments commonly used in university physics teaching,including single-slit diffraction,double-slit in-terference,grating diffraction,two-dimensional grating diffraction,circular aperture diffraction,and the Babinet principle verification.Students could use a computer to enter an interactive 3D virtual re-ality experimental environment,where they could perform immersive and realistic physics experi-ments.The platform was developed independently using Blender,VS Code,and Unity platforms.By modeling the experimental instruments in 3D,building experimental scenes,designing script codes,presenting experimental phenomena,debugging and improving code loopholes,etc.,the platform re-produced the operations and experimental phenomena of offline experiments.Taking grating diffrac-tion as an example,the experimental operation,data recording,and data processing process were in-troduced.

关键词

虚拟仿真实验平台/Unity/光学实验/单缝衍射实验/二维光栅实验

Key words

virtual simulation experiment platform/Unity/optical experiment/single-slit diffrac-tion experiment/two-dimensional grating experiment

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基金项目

教育部高等学校大学物理课程教指委高等学校教学研究项目(2023)(DJZW202334xn)

重庆市高等教育教学改革重点研究项目(2023)(232006)

重庆市高等教育教学改革研究项目(213020)

重庆市高等教育教学改革研究项目(223022)

国家级产学合作协同育人项目(220903117130806)

重庆大学教学改革研究项目(2023Y28)

重庆大学教学改革研究项目(2023JF05)

出版年

2024
物理实验
东北师范大学

物理实验

影响因子:0.573
ISSN:1005-4642
参考文献量15
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