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使用Flash技术对杨氏双缝干涉实验进行模拟
来源：学术堂
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　　0、 引言
　　杨氏双缝干涉现象是光学课程重要内容之一，也是现代光学的基础。该实验是在 1801 年由英国物理学家托马斯&杨首先试验成功，并以此为基础推算出光的波长并解释了牛顿环现象，反映光的波动性。本文使用 Flash 技术对杨氏双缝干涉实验进行了模拟，弥补了实际实验效果不明显的不足，为光学理论分析与实验教学提供参考。
　　1、 传统实验与计算机模拟实验的对比
　　传统实验一般是按照确定实验目的、设计实验方案、分析实验原理、设计实验装置、实施实验步骤、测量与分析实验数据、得出实验结论等步骤来进行实验的。通过这种传统实验得到数据由于受到实验设计方案合理性、实验外界环境、实验设备条件、测量技术、人为因素等方面的影响，往往不够理想，也不便于观察实验现象，甚至会误导实验走入歧途。
　　计算机模拟实验步骤为确实实验目的、设计实验方案、分析实验原理、建立实验模型、设计实验装置、编写计算机实验程序、实施实验步骤、获得实验数据、反馈实验。由于计算机模拟实验不受外部条件限制，可以观察宏观和微观现象，可以延缓瞬间过程，可以缩短长时过程，可以使抽象内容具体化、具体现象抽象出其本质特征，可以使动态变静态、静态变成动态，使整个实验清晰、可控。
　　计算机模拟实验并不能代替传统实验。传统实验是真实的经验积累，计算机模拟只能逼真，而不可能真实，因此并不能代替传统实验。只有将计算机模拟实验与物理实验有效结合起来，把计算机模拟实验作为传统实验的方向或参考，有效避免传统实验走入误区，提高实验效率。
　　2、 杨氏双缝干涉实验装置
　　杨氏双缝干涉条纹受入射光波长（&）、双缝间距（d）、双缝到屏幕的距离（D）等多种因素的影响，其谱线特征变化丰富。这对学生的抽象思维要求很高，为了让学生更好理解这一知识点，必须先知道它是怎么产生的，下面是杨氏双缝干涉实验装置示意图及原理图。
　　干涉条纹的位置分布 ：S1和 S2的间距为 d, 到光屏的距离为D。考察屏上一点 P，设 S1P=r1,S2P=r2，因一般情况下 d&&D,x&&D，故两列光波到达相遇点 P 处的波程差为
　　式中 k 称为干涉条纹的级次。由于通常是在小角度范围内观察，则可以得到
　　3、 模拟实验的实现
　　Flash 是目前较为流行的仿真模拟和动画制作软件，它能将实验中抽象和微观的内容以动画的形式直观地表现出来。Flash 具备很强的图形编辑功能，能够绘制出仿真的实验设备 ；同时 Flash 通过ActionScript 编程，可以使作品具备强大的交互功能。借这个工具可以把自己的实验设计思路生动地展现出来，对实验过程过程进行模拟，从而提高了实验直观性和可控性。下面我们用 Flash 来实现杨氏双缝干涉实验的模拟。
　　3.1 图形界面的绘制
　　根据实际实验绘制实验仿真界面，并添加必要的文字说明便于用户使用。整个界面分为干涉条纹模拟部分及干涉动态仿真效果部分。通过干涉条纹模拟可以清晰地反映出干涉现象得出实验结果，而通过干涉动态仿真效果画面可以观察到逼真的、动态的干涉过程，掌握干涉现象形成的原因。
　　3.2 Action Script 代码编写
　　用代码实现干涉动态传播效果在主场景第一帧设置初始值
　　4、 结论
　　利用 Flash 进行实验设计和实验过程的模拟可以有效拓展计算机模拟仿真实验的技术领域。尤其适合于需要观察现象的实验，方便将实验具体化。本文只是提供了 Flash 模拟物理实验的一个范例，只起到一个抛砖引玉的作用，Flash 仿真技术还有更多功能等待实验者发掘和利用。
　　参考文献：
　　[1] 张宗培 , 石杰 , 宋毛平 . 用 Flash制作发射光谱课件 [J]. 高等理科教育 ..
　　[2] 林凯燕 , 陈国贵 . 光学实验课程教学探究与实践 [J]. 宜春学院学报 .2010,4.
　　[3] 辛建英 . Flash 多媒体技术在光学实验教学中的应用 [J]. 肇庆学院学报 .2011,9.
　　[4] 吴波 . Flash 全交互智能化物理课件的设计与实现 [J]. 遵义师范学院学报 .2012,12.
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摘要：对《工程制图》的学习，要求学生对点、线、面、基本立体的投影；对截交线、相贯线、组合体的形成及投影都要很好认识理解。用Flash将点、线、面、基本立体投影的过程，截交线、相贯线、组合体的形成过程和投影过程制作成动画，对教学来讲是一不错的教辅方法，对学生的学习有很大的帮助。
关键词：Flash,制图,动画
在《工程制图》的教学过程中，发现学生普遍存在一下两大困难：
（一、）对一些基本投影，如：点、线、面和基本立体的投影的认识不够清晰，对其三维空间到二维平面，以及二维平面到三维空间的对应关系以及内在联系的认识理解和空间想象有困难；
（二、）截交线、相贯线以及组合体的形成，这些知识由于空间想象力要求比较高，学生对这些知识的学习认识理解更是困难。
要解决这些困难，帮助学生学习，是任课教师义不容辞的责任。备好课，改进优化教学方法，是教学中必须做到的。另外，在教学中加入一些教学辅助方法也是不错的解决困难的方法途径。在教学中常用的教辅方法是实物及实物模型、轴测图、3dmax模型等。除了这些教辅方法外，我想用Flash软件来制作一些教辅动画也将是很好的教辅方法。
我们知道兴趣是最好的老师，把这些知识难点以大家都乐于接受的电影动画的形式展现给同学们，对正常的教学加于辅助，这将会收到很好的效果。具体来讲，就是用Flash将点、线、面、基本立体投影过程以及截交线、相贯线以及组合体的形成以及投影过程做成Flash动画，来对课堂教学加以辅助，将此法用于实际教学中收效很好。
二、Flash简介
Flash 是基于矢量图形的交互式多媒体创作软件，主要用于多媒体创作和网页设计等领域，功能异常强大，并且效果独特。它通过符号、按钮、层、帧、场景等一系列组合，能够让用户集成图形、声音、动画、影像文件等各种多媒体素材，制作出形式简洁而内容丰富,交互性强和极富感染力的动画作品。
Flash 不仅是很好的矢量动画制作软件，而且也是很好的绘图软件，用它设计多媒体课件、网络课件、投影片上的教学用图和实验装置图时有着几大优势：一是可使图形任意变形，如绘制一直线后，可轻而易举地变形出各种曲线，绘制矩形或圆形可变形得到各种封闭图形；二是可以任意截取图形的部分加以利用，如要利用一段弧线，只要在弧线上划一条线，然后选取弧线就可将相应弧线单独离开使用；三是Flash的色彩管理模式强大，可进行任意色彩组合，绘出的画面绚丽多彩；四是文字与图形无论处于什么位置都可以互不遮挡，且组合后可同时放大或缩小；五是用Flash 做出的动画文件容量极小，由于它有高清晰度的画质，可被无级放大而丝毫不损害轮廓线，且文件容量也不会变大。
基于Flash以上优势，在《工程制图》动画制作过程中一些简单的二维图和三维图可用Flash软件里的工具来完成，而比较复杂如轴测图和复杂的投影图可用AutoCad软件来完成。因AutoCad也是一矢量软件，用它绘出的图可通过复制（粘贴）或导入的方式进入到Flash中，它们同为矢量软件，AutoCad图在Flash中也可进行相应的编辑修改，这就给Flash制作《工程制图》教学动画带来了很大方便。
动画课件的制作
Flash来制作《工程制图》动画课件其实不难，不需复杂的脚本语言，只需基本补间动画、逐帧动画和常用的交互控制命令就可。对元件、图层、按钮、遮罩、运动引导层加以很好的运用，再添加必要的控制语句就可完成好所需的动画影片，且效果相当不错。
在制作投影过程的动画时，就要关联到投影面展开，在用Flash制作这个展开过程可先用Flash绘图工具画出立体的三投影面体系，然后再分层制作出水平投影面和侧立投影面展开过程。虽然这个制作过程不难也不复杂，但制作的线和相关对象较多并且还要相互协调配合，制作起来是有些麻烦。
点、线、面的投影过程的制作，可用Flash绘图工具在三投影面体系中画出点、线、面，再用遮罩的方法就可很好的表达其投影过程。由三投影面体系中三维的立体图展开二维平面投影图，这要与投影面的展开相互配合好，其制作也不难，只是有些麻烦，
对于基本立体的投影过程，截交线、相贯线的形成过程，组合体的形成和投影过程，这些动画的制作，可先用AutoCAD画出其立体图和投影图，然后再导入或复制粘贴到Flash中，在Flash环境里进行必要的编辑修改就可用来完成这些过程动画的制作。
为了能很好的控制动画的播放可添加一些按钮和控制语句，如在开始、结束和动画过程中的一些重要位置，常常用到语句是stop()、play()、gotoAndPlay()、gotoAndStop()等。添加了这些语句就能根据需要来控制影片的播放，在教学过程中是很有必要的。
总之，只要很好运用补间动画、逐帧动画、遮罩效果、运动引导效果以及对元件、图层很好的运用就可将制图动画很好表现出来。另外，要制作出好的Flash制图动画，对于制作者来讲必须对《工程制图》知识和AutoCAD软件、Flash软件很熟悉了解，这样在Flash制图动画的制作过程中才能得心应手，完成好Flash制图动画制作。我从事《工程制图》教学工作多年，将Flash动画辅助教学后深深感到对教学的帮助作用很大，因动画其实它展现的是一个过程，有了这个过程（投影的过程，截交线和相贯线形成过程）使学生对教学内容课程知识的理解更容易。
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