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人力资源管理会计是以经济学和组织行为学原理为基础的，与人力资源管理学相互结合形成的一门新兴会计类专门学科，它是会计学科发展的一个全新领域。自1964年美国密歇根大学会计学专家赫曼森首次提出这一概念至今，人力资源管理会计已经发展了一套比较完善的会计学理论体系。相较于传统的会计核算制度，人力资源管理会计继承了传统会计学中的基本原理和基本方法，把传统会计学的“物尽其用”理论和新经济时代的“人尽其才”理论相融合，视人才为企业最重要的无形资产之一，建立人力资源成本核算体系，关注人才的价值，注重人力资本的增值，重视对员工的投资、激励和潜能的开发并评估其贡献，以此提高企业的绩效和整体价值，从而使企业的人力资源管理更具有合理配置性和有效使用性。与传统的会计体系相比，人力资源管理会计更贴合实际、更完备、更科学、更全面。
三、广告企业人力资源管理的特点
人才是广告公司重要的核心竞争力之一。人才素质决定了公司团队的协同能力，决定了公司客户服务的品质，决定了公司的未来发展。公共交通是城市的民生工程，点多面广线长车多，公交车身广告是可见机会最大的唯一可移动的户外媒体形式，具有高覆盖率和高受众率的特点。基于这些特性，在公交广告公司工作的员工中除了小部分负责设计制作广告外，大部分人员并不直接参与制作广告，他们进行市场研究，做策划创意，准备媒体计划、广告监测、预订和调整线路版面。因此，广告公司对人才的要求较高，如要大专以上的受教育程度，具备相关的专业知识，有从事广告或相关行业的技能积累，以及任职资格等。
1.员工的培养成本高广告企业需要花费较长的时间和较高的费用对员工进行有计划有针对性的教育和训练，以达到适应岗位职业技能的目的。一是提高员工的业务素质能力，补充新知识，提炼新技能；二是促进员工的信息交流，增进情感，加强协作；三是加强员工对公司的认同感，提高公司的整体凝聚力。因此，广告企业员工的培养成本较高。
2.员工对企业的经营发展有重要影响广告行业不同于其他需要大量廉价、重复劳动的行业，它是以管理、经营一群特殊人才为根本的行业。在广告企业中，员工主要从事创造性思维的脑力劳动，其劳动过程较为复杂，劳动成果也难以量化。广告企业中每一个环节员工的创意和智慧与企业的经营都有着直接且重要的关联，在企业经营活动中的作用是难以替代的。
3.员工的劳动报酬较高知识和创意是广告企业的主要生产资料。与一般的企业相比，广告企业的员工更看重自我价值的实现和社会的认可。由于员工所创造的劳动价值具有不可替代性，因此，广告企业为了挽留人才，必须给予其较高的劳动报酬，以证明员工的独特价值，并激励企业员工进一步体现自身的价值。
四、人力资源管理会计在公交广告企业中的人力资源管理应用分析
广告行业公认的特点是“铁打的营盘流水的兵”，职业躁动成为广告人最鲜明的生存特色，具体表现为人员在业界的频繁流动。其造成的负面影响有：其一是广告人的职业浮躁，做好随时离开的准备，增加广告公司的离职成本和新人培养成本；其二是影响广告公司的管理和业务开展，甚至是常常会出现客户随着主要服务人员的出走而流失的情况；其三是广告公司人员的高流动现象让客户对经常需要重新面对新的服务人员表露出反感。针对上述特点，公交广告企业需要从薪酬、福利、经营理念、企业文化等多方面采取措施留住人才，这就需要人力资源管理会计对人力资源的成本和价值进行评估和核算，帮助公交广告企业全面了解人力资源的获得、维护、开发利用和挽留的成本和效果。在公交广告企业中人力资源管理会计的应用主要包括以下几个方面。
1.为人力资源获取提供新的测量方法人力资源管理的前提是对人才进行招聘。在进行人才招聘前，人力资源管理部门必须以企业发展的人力资源需求为前提，制定出一份科学合理的人力资源获取工作预算。人力资源管理会计则为人力资源获取的工作预算提供更加准确的测量方法，测算出投资盈亏平衡点，从而使人力资源招聘更加合理高效。例如，企业预计投入50000元成本招聘业务员，其中，固定成本3220元/人，变动成本100元/人。投资盈亏平衡点＝50000÷（3220－100）＝16（人），则该企业招聘业务员的人数不能超过16人。
2.有效解决人力资源开发的预算问题人力资源管理会计将人力资源的投资作为一项无形资产，并按照收益期予以摊销，使人力资源的价值更加信息化、可测量化，从而给人力资源管理部门提供更加准确真实的人力资源信息。人力资源开发预算主要包括两个重要问题，即人力资源的投资价值评估和成本评估，从而对人力资源的分配和预计的成本有所把握。在对以上问题进行评估时，可以通过人力资源管理会计进行投资回报率（POI）评估，从而有效解决资源开发的预算问题。2013年9月起，厦门公交广告招聘8名业务员，在经过职业培训之后的短短4个月新增人力资源管理成本26万左右，但为企业带来了252万元以上的收益，根据投资回报率＝（人力资源管理项目收益－人力资源管理项目成本）÷人力资源管理项目成本×100%的公式计算：投资回报率＝（252－26）÷26×100%＝869.23%这仅仅是新上岗的员工，如果员工长期发展，投资回报率是以10倍计的翻番。
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[文献标识码]A
[文章编号]2095-3712（2013）34-0052-06
[基金项目]广西教育科学“十一五”规划课题“广西民族地区学困生发展策略与语文德育的功能研究”（2008C21）。
[作者简介]韦美日（1964―），女，广西环江人，硕士，广西师范学院文学院副教授，研究方向：语文课程与教学论，广西民族地区语文德育。
在语文课程改革中，出现了一些自相矛盾的奇怪现象：一边是课改实验的“泛人文化”，表现为在公开课或是教学竞赛中，以培养学生的人文素养为主，进行漫无边际的拓展延伸，忽略了语文知识、技能的传授、训练；一边是学校的常规教学中的“去人文”，表现为课堂教学仍然以传授知识为主，扎扎实实进行应试能力训练，把人文精神的培育当成可有可无的内容，随意增减。
一、语文教学中遇到的问题
语文课堂教学中的矛盾现象背后是语文课程的价值取向指导下的语文课程资源开发的问题。功利化的价值取向使语文课堂教学僵化、老化，局限于狭小的语文课程，受制于语文教学的狭窄空间，不能进行真正的跨学科、跨领域、面向生活的语文综合性学习，不能全面提高学生的语文素养。
（一）语文教学实践的功利化取向
语文课程改革中，这种看似矛盾的现象，事实上有其内在联系，即语文课程实践中的功利性价值取向侵蚀了语文课程标准的理性价值取向，导致对语文课程理念的浅表理解，或者是误读。在教学行为上则表现为阳奉阴违：在展示语文教学改革成果的实验课上，尽可能多地增加人文性的内容，贴近语文课程标准的要求，会获得比较高的评价；在常规语文教学实践中，认认真真落实语文知识点，尽量吃透语文考试的内容，在各种语文考试中成绩优秀，会得到大家的承认。这种过于功利化的语文教学活动必然走向经验性和机械化，轻视排斥理论指导，惰于实践创新，消解语文课程改革的核心价值体系，在语文课程改革旗帜掩护下，走的是应试教学的老路。
（二）语文教学内容和语文教学研究的单一化
要摆脱语文教学的经验性和机械化的惯性倾向，语文教学就不能只顾在自己的领地上埋头耕耘，还需要具有宏观的、全局的战略眼光，超越眼前的功利性需要，为国家民族文化的传承和学生的未来谋划，在更广阔的天地中运筹帷幄。语文教学立足于语文素养的提高而不只是在实验课中表演人文性，语文知识和技能的获得也不只在语文课本和语文课堂教学活动中，其途径和方法是无限多样的，需要语文教师在语文教学实践中勇于探索，更需要综合运用相关学科的理论和研究方法指导语文教学实践，不同学科的理论可以为语文教学开辟新天地，提供不同的解决问题的思路和方法，有可能达到事半功倍的效果。
民族学的经济文化类型理论所关注的经济文化类型及其对经济文化类型的研究方法，为成功地利用本土的语文课程资源提供可参照的理论框架和方法论基础，引导语文课程实施走出“泛人文化”和“去人文”的泥潭。
二、经济文化类型理论及其发展
（一）经济文化类型理论的提出
人类学的经济文化类型理论是“苏联专家CH托尔斯托夫、MT列文、HH切博克萨罗夫等人在20世纪50年代共同提出的。”[1]“1956―1958年期间，时任苏联民族学研究所东亚和南亚室主任的切博克萨罗夫到我国中央民族学院进行讲学。期间，我国学者林耀华与他共同撰写了《中国经济文化类型》一文，全面地运用了经济文化类型理论来研究中国民族问题，踏出了此理论在中国进行本土化研究的第一步。但在之后2O多年的时间里，由于多方面的原因，国内关于这方面的研究没有取得任何进展，直到20世纪80年代中期，林耀华的学生张海洋开始继续此项研究，其硕士学位论文便是《中国经济文化类型研究》。”[2]苏联的经济文化类型是指“居住在相似的自然地理条件下，并有近似的社会发展水平的各民族在历史上形成的经济和文化特点的综合。”[1]林耀华先生认为经济文化类型是指“居住在相似的生态环境下，并操持相同生计方式的各民族在历史上形成的具有共同经济和文化特点的综合体。”[1]
（二）经济文化类型理论在中国的发展
罗吉华文章所说的“本土化研究”是指中国的人类学家用苏联专家的经济文化类型理论来认识中国的经济文化类型，在研究实践中修正完善这一理论，使之更贴近中国民族分布和经济文化发展的特点，为民族地区的经济文化发展服务，这一工作在20世纪80年代以后得到延续。50年代，林耀华先生在《中国经济文化类型》中结合东亚各个经济文化类型的情况，区分了三组经济文化类型：第一组，以狩猎、采集和捕鱼起着主导作用的类型；第二组，以锄掘（徒手耕）农业或动物饲养为主的类型；第三组，以犁耕（耕耘）农业为主的类型。[3]他还对每一种类型的特点及分布范围进行了具体的阐述，为建立和运用中国特色的经济文化类型理论奠定了扎实的基础和基本的研究框架。其优点是将研究置于东亚的大背景中进行比较分析，有一个中观的认识角度，选取了每一类型中的典型进行描述，加深了对某一类型的特点的理解和认识；其不足是未能深入到中国领土上的56个民族的生态环境内部，了解其具体的生计方式，区分其经济文化类型，其研究成果依然是一个大致的轮廓，没有构成一个细节完备的逻辑体系。
林耀华先生主编的1997年出版的《民族学通论》第四章《经济文化类型》在原来分析框架的基础上进行了充实和完善。首先，阐明了经济文化类型理论的含义及其作用，强调了经济文化类型理论的方法论意义，它在学科理论方面的价值和现实意义。方法论方面指出了它的一系列操作规范，为正确理解和实际运用这一概念指明了方向。其次，阐明了其在学科理论建设方面的重要贡献和民族地区的现代化建设方面的作用，使其方法论意义落实到具体的学科内容方面和现实生活领域，有效扩大了它的影响范围，强化其实践意义，把它从纯学科的认识论逐步发展为能为解决民族地区的经济文化事业发展提供理论依据的有中国特色的民族学理论。与在《中国经济文化类型》中所提出的内容框架相比，《民族学通论》区分了类型组里面的具体类型。第一组，采集渔猎经济文化类型，包含两个类型：以鄂伦春族为代表的山林狩猎型和以赫哲族为代表的河谷渔捞型；第二组，畜牧经济文化类型组分为四个类型：以部分鄂温克族为代表的苔原畜牧型，以蒙古族为代表的戈壁草原游牧型，以哈萨克族为典型的盆地草原游牧型，以藏族为典型的高山草场畜牧型。第三组，农耕经济文化类型组，区分出六个类型：山林刀耕火种型、山地牧耕型、山地耕猎型、丘陵稻作型、绿洲耕牧型、平原集约农耕型，最后一种类型还区分出两个亚型：北方亚型和南方亚型。[4]
《中国经济文化类型》和《民族学通论》第四章《经济文化类型》的内容相比较，有三点不同：第一点，类型组名称有变化；第二点，类型组中的典型变成了具体的类型；第三点，各类型的经济文化的地域性、历史性、综合性的特点更为突出。这三点变化把中国的经济文化类型从东亚的经济文化类型的背景中凸显出来，作为一个独立的研究对象来考察，因而从名称到特点都更符合中国民族地区的地理分布特点，历史以来形成的各民族的居住格局，以及在此基础上逐步形成的民族经济文化发展的特点。这个体系的优点是很明显的，它突出了中国地理环境和民族地区经济文化发展的特色，有利于正确认识民族地区的社会结构及其历史发展规律，能更好地指导民族地区的经济文化建设；其不足之处是由于顾及到经济文化类型的综合性特点，虽然提到了建立有层次的立体结构的四个内容，但在具体阐述内容时，没有对构成这种综合性的具体因素及其相互影响关系进行相应的描述，即其类型内部的基本结构仍然有待完善。
（三）经济文化类型理论在民族教育中的应用
在哈经雄、滕星先生主编的2001年出版的《民族教育学通论》第四章第二节《经济文化类型与民族教育》中，在林耀华先生所下定义和前人研究的基础上，根据“对世界民族分布和地理类型的概括分析，首先对世界民族及民族区域的经济文化类型进行一个粗线条的分类，然后对民族经济文化类型同民族教育的一般关系进行初步探讨。”[5]这里区分出四个经济文化类型组，第一组，采集渔猎经济文化类型组，包括两个亚型：北部寒带亚型和南部热带亚型；第二组，游牧经济文化类型组，包括两个亚型：北部寒带、温带亚型和南部热带亚型；第三组，农业经济文化类型，包括山地雨林混合农业和犁耕农业；第四组，现代化工农牧业类型组，包括三种类型：高度发达的商品化农牧业、商品化的种植园农业、城镇工农业综合经济文化类型。基于世界教育的多元文化背景和民族教育的视角，其内容的特点也很鲜明，第一点，从“世界民族分布和地理类型的概括分析”来区分的经济文化类型，与世界多元文化教育的背景相呼应，吸收了《中国经济文化类型》的中观视角并赋予时代特色；第二点从“民族经济文化类型同民族教育的一般关系”出发进行研究，重点不在于构建经济文化类型的理论，而在于探讨其特点对民族地区学校教育的影响。这一论题的优点是简洁明了，突出特定研究视界中的经济文化类型的核心内容，其不足在于宏观角度必然要牺牲许多具体的内容，而经济文化类型与民族教育的许多特点是要通过具体细节才能得到精确反映的。
经济文化类型理论从20世纪50年代由苏联专家提出到20世纪80年代以后在中国的实践与发展，在理论体系的建构上，从宏观、中观、微观三个层面进行了有成效的探索，在本土化的实践中，经济文化类型的区分更加能体现中国区域民族分布的特点，在方法论的意义上，强化了它在民族地区现代化进程中的价值和意义。
三、经济文化类型理论对语文课程资源开发的启示
经济文化类型理论不但在民族学的发展和民族学研究中有积极的意义，因为其对民族地区经济文化独特的研究视角和研究方法，对语文课程资源的开发利用也有重要的启示。
（一）语文课程资源开发立足于本地的物质文化基础
“经济文化类型理论充分地肯定了自然地理环境和社会生产力水平对于物质文化发展所带来的影响，从而为民族学对人类社会物质文化的起源和特征的研究提供了一条科学的认识途径。”[4]对语文课程资源的开发也要从认识本地的自然地理环境和社会生产力开始，进而认识其物质文化的特点，这一认识途径对民族地区的语文课程资源开发来说尤其有价值，因为它是自然的馈赠和历史的遗存，不须投资。广西民族地区大部分都属于“农耕经济文化类型组”中的“丘陵稻作型”，“水稻种植与干栏式建筑的结合是丘陵稻作型的基本文化丛结。”[4]这是与民族地区学生的生活有密切联系的物质文化，如水稻的起源和分类，水稻种植的知识，干栏式建筑的特点和地理环境的关系，也是最基本的语文课程资源，可以帮助学生理解自己和自然的关系，培养学生对自己民族物质文化的认同。不仅如此，本地物质文化资源进入语文课程还能激发学生的学习兴趣，活跃语文课堂气氛，激活学生的生活经验，使学生的学习更有成效。
（二）语文课程资源的开发面向不同的学科领域
对世界民族的分类有各种角度和方法，但各种方法都有其长处和短处，如语言谱系法，能准确标出各民族在历史上的亲缘关系及接近程度，但却不能标出各族群的地理环境，经济文化发展方向和生计方式的特征，这正是经济文化类型理论的长处。[4]就是说，经济文化类型理论综合运用了不同学科的研究方法和研究成果，建构自己的理论体系，解决了本学科的理论问题。语文课程的综合性、社会性、实践性的特点，决定了语文课程资源的无限广阔性，语文课程资源的开发如果局限于本学科领域，课堂教学中一味强调以语言文字为中心的“语文味”，只重视“语文”的课外读物，或者只圈定在“语文教学辅助材料”的范围里面，那么语文教学就很难逃脱没有“文化”、脱离现实生活的宿命。不同学科领域的知识及其获取知识的方法对语文课程资源的开发利用是有意义的，这是因为语文学科知识的综合性特征决定了它必须不断从各个学科领域中源源不断地获得新的知识和新的方法，再以“语文”为核心，对这些知识和方法进行整合，成为语文课程资源。
（三）语文课程资源的开发要重视背景知识的运用
经济文化类型理论重视对各种经济文化类型的纵向的历史考察和横向的地域差异比较，其经济文化类型组的排列就体现了不同地域的民族发展的历史进程及其经济文化特征。在基础教育课程改革中执行国家、地方、学校三级课程体系，也是考虑到不同地域经济文化发展的不平衡性，而经济文化类型的形成是一个长远的历史过程，因此要真正了解其类型特征并在此基础上建设和发展，就必须了解其形成的历史背景。民族地区学校教育的知识体系的构建，尤其是地方乡土知识体系的构建，民族地区经济文化类型的背景知识是其中必不可少的内容，否则三级课程体系的建构就失去了实质意义。语文课程是所有学科的基础，语言文字的正确应用不但是语言文字本身的事情，还有语言文字涉及的社会经济文化发展的背景，也只有关注了语言文字所蕴含的社会经济文化内涵，语文课程作为各门学科的基础才名副其实，才能在三级课程体系中发挥它的基础作用。“纯语文知识”的教学，其实只重视语言形式方面，而抛弃了文字的丰富内涵，是缺乏“文化”的语文课程，无法完全承担语文学科作为基础学科的任务。
（四）语文课程资源开发要重视经验的积累和理论的建构
“了解作为人类进化的遗传和变异背景的经济文化类型，必然能使体质人类学的认识途径得到丰富。”[4]了解民族地区的经济文化类型，也可以开阔语文课程资源开发的眼界。因此民族地区的学校教育也应该重视作为课程资源基础的民族地区的经济文化类型的认识和研究，重视在经济文化类型的基础上开发的语文课程资源的原始材料的积累。这些资料应该把已有的体质人类学、民族志的资料包含在其中，眼光不能只局限在语言文字的范围内，也应包含物质文化，如民居、生产工具等要素，要透过语言文字和物质形态去理解和传承语言文字和物质形态所承载的民族文化传统。语文教学的目的从来就不是语言文字本身，而是以它为工具掌握其中的文化内容，形成适应社会的基本能力。另外，为了使经验的积累具有明确的目的和意义，需要借助其他学科先进理论的指导，但即使是有亲缘关系的交叉学科，也有自己的研究对象和范围，其构建的理论体系首先必须能解释本学科的事实和现象，而不是解释相关学科的事实和现象。希望借助相关学科的理论解释本学科的事实和现象，摆脱不了模仿和借用的惯习，最终会使自己处于缺乏适切的解释框架的状态，无法建构一个能充分阐述学科特点的理论体系。语文课程资源开发目前就处于这种尴尬的状态。要有所作为，借鉴其他学科的理论也只是手段，目的还在于，在积累丰富的语文课程资源开发的经验的基础上建构语文课程资源开发的理论体系，只有这样，民族地区语文课程资源的开发才会走上有序发展的道路。
（五）语文课程资源开发要体现语文学科的特点
经济文化类型理论“不仅本身就注意环境、地域和经济、文化的综合因素，而且还有一个历史民族区或历史文化区的概念与之相辅相成。”[4]因为经济文化类型理论的这种独特视角和研究路线，使其区别于民族学的其他理论，对中国民族经济文化具有更强的解释力，也有更广泛的适用范围，为其他学科领域的借鉴和应用提供了可能性。把它运用于民族地区的语文课程资源开发领域，就要注意民族地区语文学科教育的特点与经济文化类型的契合度。语文课程标准所阐述的语文学科的特点，即人文性、实践性、具有汉语言文字的特点，适用于国家课程体系，而民族地区语文学科教育除了具有上述特点之外，还有适用于地方、学校课程体系的特点，其中之一就是母语思维和汉语思维的转换、兼容问题，这个问题的背后其实就是历史以来民族地区的经济基础和文化传统的变迁问题，这是语文课程资源开发与经济文化类型之间的结合点。
（六）语文课程资源开发要服务于本地区的经济文化发展
经济文化类型理论的发展指向民族地区“因地制宜地开发和利用、保护生态环境与资源”“通过自己的努力来实现本民族本地区的经济发展”“减轻文化变迁中不可避免的心理压力及其他方面的消极影响”“保持其应有的文化特点”。[4]应该说，这不仅是民族学及其经济文化类型理论努力的方向，也是民族地区学校教育努力的方向，当然也是语文课程资源开发的目标。在语文课程资源的选择和鉴别过程中，经济文化类型理论提供了有实用价值的标准，这一标准包含三个内容：第一，作为语文课程资源它是否具有本地区生态环境的特点；第二，作为语文课程资源它能否促进本地区的经济文化发展；第三，作为语文课程资源它能否反映本地区经济文化变迁的特点。按照这一标准，并非所有的民族地区的乡土知识都适合作为语文课程资源，在这个意义上说，语文课程资源的开发其实就是一个价值选择、文化选择的过程，而语文课程资源开发的标准的确定就是一个关乎教育哲学的问题，是民族学和教育学共同关注的基本问题，而服务于本地区的经济文化发展则是各学科当前都必须面对的基本问题。
综上所述，从经济文化类型理论在民族学研究和发展中所发挥的作用出发，对作为同样关注民族地区经济文化的建设和发展的语文课程资源开发而言，它所受到的启发是多方面的。把服务于本地的经济文化发展作为立足点，关注本地特有的文化背景知识，从语文学科的需要出发，有效整合多学科的知识与经验进行语文课程资源开发，就有可能有效解决当前语文课程实施中的经验性和机械化倾向，走上促进民族地区经济文化发展的道路。
参考文献：
[1]邓红，李天雪对前苏联“经济文化类型理论”的再研究[J]广西民族研究，2006（3）：80
[2]罗吉华经济文化类型理论与民族地区地方性校本课程的建构[J].中南民族大学学报，2009（2）：12
篇3
《激光原理》属于光电子类专业的一门重要专业课程。由于课程的针对性较强，相对于其他的公共基础课而言每个学校担任《激光原理》课程的教师为数不多。目前，《激光原理》课程教学内容多以教材为主，再加以教师教案和收集的各种资料，导致《激光原理》课程信息量少，形式也比较单一。当今我国光电产业迅猛发展，而激光是整个光电产业的灵魂，所以，让广大光电产业从业人员掌握和了解一定的激光原理知识是非常必要的。实际上，光电产业作为一个新兴战略产业，许多的从业人员并未受到过系统的光电子理论教育，因而，引入慕课，不仅可以让在校的光电专业学生受惠，而且可以惠及社会上众多非“科班”出身的光电产业从业人员。慕课突破了个别教师的界限，可以是一所大学，多所大学，其他社会机构，甚至是更多个人直接上传视频、文本、音频来参与教育内容并在全球分享[2]。这样一来，慕课进入课堂，使得教学模式多样化，教学内容多元化和海量化，每位学生都可以随时随地地从慕课平台中去获取更多自己所需要的学习资源。《激光原理》课程理论性强，其中涉及到较多的复杂抽象的物理概念。在实际的教学过程中学生不易理解，仅仅依靠课堂教学很难达到预计的教学效果。这就需要改变传统的教学模式，制作一些短小精悍的微视频课件来实现慕课教学。慕课的主要载体就是十分钟左右的微视频，我们可以为每一个晦涩难懂的物理概念制作一个微视频，并加以多媒体动画讲解[3]。每一个微视频的时间不长，这样可以集中学生的注意力，同时动画讲解可以提高学生学习《激光原理》的兴趣，更大程度上提高学生自主学习的能力。另外，在慕课模式下，《激光原理》课程的考核方式也可以采用除传统的试卷考试之外的更为灵活的方式进行。在整个《激光原理》课程的学习过程中，由于有了慕课这种方便、快捷的学习方式，学生可以随时对自己感兴趣的内容进行学习，所以，在学习过程中更能激发学生的主观能动性。那么，在这种情况下，教师也可以根据所教授的内容和学生自身的特点对学生进行引导并提出一些跟课程相关的问题，叫学生自行寻找解决问题的方案。据此，教师可以判断学生对课程的掌握程度和学生解决问题的能力，从而给出课程的考核分数。这样的考核方式，也是激励学生不断学习的一种手段，在每次任务的完成和讨论过程中既可以调动学生的积极性又可以增进师生互动，同时每次任务完成后可以及时的帮助学生了解自己对知识点的掌握效果。
3利用慕课平台，建立虚拟实验室
在大多数《激光原理》的实际教学过程中，多以理论教学为主，虽然在教学中辅以多媒体教学手段，但是教学效果不是很明显，比如在讲解谐振腔的损耗对激光器的影响的过程中，由于教学手段限制，很难让同学们从抽象的理论中解脱出来。那么如何让学生真切体会到谐振腔损耗对激光器的重要性？这是我们在《激光原理》教学中一直关注的问题。显然，我们必须改变传统的以理论教学为主的教学方法。这样就要求理论教学内容紧跟实验教学，但是由于目前激光实验设备昂贵，针对性强，甚至有些大型精密仪器往往无力购买，这必然导致实验教学的缺失。另外，实验课教师面对学生讲解实验的时候，由于一个班人数较多，受到视角的限制，不可能所有的学生都能完整清楚的看到每一个操作细节。尤其是大型贵重的仪器受到经费的限制，台数少，上课学生多的时候不是所有的学生都有实际操作的可能，甚至有时候很多的精密仪器都是作为演示实验只有教师操作，学生只能在一旁观看。利用慕课资源，建设虚拟实验室可以在很大程度上解决激光原理实验的问题。在教学手段上，可以利用LASCAD等激光器设计专用仿真软件建立虚拟实验室，演示激光的产生和激光束的传播规律，以提高教学效果。虚拟实验室可以大大减少设备资金的投入和各种实验耗材的开销，还可以使得每位学生都有亲自操作的机会，可以使得学生更大程度上加深对深奥的概念理解。由于慕课建立在网络平台，课后只要学生有兴趣就可以继续在虚拟实验室进行操作，方便学生利用零散时间来进行学习，如果有不熟练或有疑问的地方可以反复多次的实践直至理解为止，这在传统的实验课堂上是几乎不可能的。在慕课条件下建立虚拟实验室可以在教学内容上，加大综合性、设计性实验课题的比重，体现理工科课程的特点。精选一部分实验内容制定微型的基础实验用来完成一些验证性实验，例如模拟激光器和激光束的相关特性，加深学生对《激光原理》的感性认识。同时可以再加设一部分激光原理的课程设计的题目，启发他们做一些新型的科学研究，满足学生的高层次需求。比如，利用虚拟实验室结合matlab编程等软件设计，鼓励学生开展激光器有源光学谐振腔设计等工作，开展高斯光束聚焦特性和中红外激光器设计等专题活动。同时可以借鉴国外的教学模式，各种课程设计的实验报告采用论文形式，培养学生的科学素养，提高学生撰写专业论文的能力，为今后的毕业设计、毕业论文以及科技论文打下坚实的基础。我校2014年获批湖北省光电信息技术虚拟仿真实验教学中心，以该项目为依托，我们已经着手建立激光原理虚拟实验室。
4慕课可以增进师生交流与沟通
传统的教学方式以课堂为中心，教师主导着课堂教学。而课堂教学则以灌输理论知识为主，教师讲解过程中学生处于被动接受的地位，师生间互动较少。受到多方面因素的影响，目前大部分学校的《激光原理》教学，教师在课堂上往往只根据教材的安排，按部就班照本宣科教授书本非常狭窄的理论知识，而不注意这门课程在生产实际中的应用以及这个行业当前发展的状况。另一方面，在现有的教育体制下，高校教师更多的关注自己的科研，而缺乏在教学方面创新的动力，仅把知识的灌输作为主要的教学目标，学生在学习过程中得不到有效的指导和监督[4]。然而教学的主要目的并不是为了培养学生的应试能力，而是为了训练学生的自主学习能力使其更能适应社会化发展。慕课利用当代先进的信息技术，使得全人类能够共享优质教育资源。慕课所提供的方便和快捷保障了学生的学习自[5]。与传统的教学方式不同的是，慕课的内容汇聚了大量的优质资源，学生可以通过网络观看各种《激光原理》的微视频，也可以根据自身的情况来制定学习目标，组建学习内容。学生可以观看本校、外校甚至是国外教师教授《激光原理》的教学视频并操作各种虚拟实验室。学生可以利用慕课平台与更多的教师和同学交流互动，分享各式各样的学习资源，甚至于可以组建网络讨论小组和兴趣小组，互相讨论自己感兴趣的课题，分享笔记，点评课程。在慕课模式下，教师和学生的角色都会有所转变甚至于可以互换。慕课对教师提出了前所未有的挑战，学生可以根据所需要的学习内容自行选择上课教师，这样对教师的教学水平、教学风格提出了更高的要求。学生也可以根据自己对某个知识点的理解制作微视频上传到慕课平台，教师也可以通过学生的讲解视频来了解学生的思维方式和理解程度。有些学生通过参考文献、虚拟实验或是各种社会实践来提出自己对《激光原理》课程中各种见解，这些都是教师在传统教学中所无法得知的。可以想象在慕课环境下，没有学生会选择教学模式古板、教学质量差的教学视频来观看，这样很多照本宣科、本本主义的教师将会消失，同时也对学生的自律性提出了更高的要求，是被动的学习转变为自主的学习模式。所以，在慕课模式下，教师教学生学的传统师生关系将会发生很大的改变。教师在教学过程中将会有更多的机会从学生处获益，“教学相长”将会在慕课模式得到更加完美的诠释。
5慕课模式下校企合作，了解更多的科技动态
激光原理是一门实践性很强的课程。教学中需要学生多动手、多思考，在实验中理解和应用课堂教学中学到的理论知识等。受限于激光器的构造特性，一般理论课堂难以进行实验演示，即便演示，效果也不好。此外，在教材上，由于光电子技术的快速发展，新型光子器件和新的激光技术不断涌现，导致教材的先进性有所欠缺，比如激光短脉冲技术一般教材都只介绍传统的调Q，锁模技术，而应用在高功率超短激光脉冲产生的啁啾放大技术却很少涉及。这种教学模式与教学部提出的“应用型普通本科学校”是相违背的，大学从来不是“象牙塔”，不只是单纯的要求学生参加应试教育的考试，而是要培养提高学生的综合能力包括自主学习的能力、发现问题解决问题的能力和工程应用能力等。但是，综合能力的培养与提高不是一朝一夕的事情，它贯穿于从学校到社会甚至整个人生。这就要求我们的大学课堂与企业的要求紧密的链接起来，可以根据企业合作要求搭建慕课平台，企业可以根据他们对激光工艺的要求和大学院校共同开发慕课平台，聘请企业工程师和一些有经验的工人加入慕课的开发和制作[6]。根据企业要求制作的慕课，学生不仅可以学习理论知识，还可以学习到实践技能。在所有完成慕课的学生中，企业可以根据完成情况择优录取，免去一部分招聘和培训的成本，学生通过慕课的训练也能很好地适应企业的工作，真正获得双赢的效果。由于《激光原理》课程专业性强，大多受到资金的限制，每个学校对《激光原理》课程的投入不会太大，难以添置高端仪器，而慕课是综合各个院校及企业的各种教学资源，这样实验仪器设备要更为齐全，通过慕课可以了解到一些没法见到的大型高科技仪器设备，熟悉仪器的用途、操作原理以及使用方法等。利用慕课模式，引进企业的研发机构，这样可以综合利用社会资源。在《激光原理》慕课建设内容中，可以以企业产品市场销售走势对教学重点进行适当的调整，以适应企业的需求[7]。从这个角度来讲，这也可以激发学生学习《激光原理》的兴趣，开拓知识面，开发其潜在的创造能力，通过这种课内外科技活动结合的教学形式，了解高科技知识，达到在本科阶段参与科研的目的。这既为学生的进一步深造奠定了坚实的理论和实践基础，也实现了学校人才培养和企业需求的无缝对接。所以，在慕课模式下实现校企合作，对学生、学校和企业都是有好处的，是一举三得的事情。
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学生生活在丰富多彩的物理世界中，有许多可供观察的自然现象，有不少可供探索的物理技术问题，有各种各样日常生活提供的训练课题和创造活动，同时中学物理教材中也设置了众多的“小实验”和“实践性习题”等。它们为学生课外活动提供了大量的素材，通过组织学生课外物理实验活动，对学生更好理解物理知识，增强物理学习兴趣，培养学生创新能力等都是非常有帮助的。物理教学中，应当结合学生生活实际，组织学生开展物理课外实验活动。
一、中学物理课外实验活动作用具体表现在以下几个方面：
1. 加强学生对课内知识的理解和巩固
学生通过课外实验，可以大大丰富感性认识，深化与活化已掌握的物理知识，课外实验与课堂教学的密切联系，可以使课堂教学得到不断的补充和延伸。
例1高中教材在研究自由落体运动后，设置这样一个小实验：请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，你拳起一只手的手指，在木尺下部，做握住木尺的准备，但手的任何部位都不要碰到木尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺。测出木尺降落的高度，根据自由落体运动的知识，可以算出你的反应时间。
通过此实验，可以使学生弄清研究对象、研究过程、以及自由落体运动的规律。
2. 通过实践活动培养学生观察、动手、动脑的能力
学生学习物理感到困难，不感兴趣，其重要原因之一，就是不会把所学的知识用来研究具体物理问题。通过课外实验初中物理论文，可以把物理知识和生活实际紧密结合起来，使学生养成善于分析、善于总结的良好习惯，使学生感到物理知识亲切，能解决生活中的具体问题，而不感到物理知识枯燥乏味。
例2在摩擦力教学后，让学生观察自行车运动过程中摩擦力应用有哪些？哪些地方应减少摩擦？哪些地方应增大摩擦？
通过观察、讨论、分析，弄清滚动摩擦、滑动摩擦、静摩擦的特点，使学生能自行解决自行车因摩擦引起的各种问题。
3. 提高学生学习物理的兴趣，发展学生的个性
物理课外实验以其小型、灵活、生动、多样等特点，激发学生学习物理的强烈兴趣，有利于因材施教，发展学生个性，开发学生智力。
例3在振动和波教学中，在介绍空气柱的振动之后，组织几个学生用麦管作为乐曲。
4. 开阔学生视野，丰富学生知识
课外实验内容丰富，与现代科学技术密切联系，学生可以迅速地接受新的信息，开阔眼界，活跃思想。
例4观察激光的准直性以及用于光通讯的全反射。
从氦氖激光器发出一束激光以暗场（关灯）喷烟显示激光束的径迹表示它的准直性，随后将激光束通过贮有水的玻璃容器，容器的侧边开一小孔，让水释放。激光束瞄准小孔，激光沿着水的抛物线径迹传输。这就是利用全反射作为光波导通讯的原理。
5. 培养学生的劳动观点和组织管理、经营管理的能力
通过课外实验实践活动，不断培养学生热爱劳动，把知识传授与思想教育有机结合起来了。课外实验的一个重要特点，就是既经济又科学，变废物为器材，可以培养学生勤俭节约的优良品质。
例5随手取材进行有趣实验。
用塑料冷饮杯，在杯子下部钻一个小孔，就可演示失重现象论文格式范文。
二、中学生课外实验活动组织可以有下列三种形式
1. 家庭物理实验
为了配合教学，把实验的内容、要求、方法等由教师布置给学生，由学生自己创造实验条件。包括选用日常生活中的一些物品当作实验器材，自制一些简单的仪器或零件，自己动手独立完成小实验等。
2. 开放实验室
充分利用实验室的仪器设备，采用课外时间，教师有组织的指导学生设计实验方案，安装仪器，完成实验。
3. 课外活动小组
对于比较复杂的实验，组织课外活动小组，分工选购器材，自制仪器，创造实验条件，进行实验活动。并定期组织全体学生参观课外活动小组的劳动成果。
三、中学物理课外实验不同类型的具体要求
1. 观察性实验
大自然、日常生活和生产技术是学习物理的广阔课堂。有意识地组织引导学生观察，参与各种社会活动，有利于培养学生能力。例如：游乐园中的“翻滚列车”，雨后的彩虹，五彩晶莹的薄膜等。在师生的相互启发下，都将有新奇的发现。对这类活动，重点应放在扩大观察范围和培养兴趣上，布置观察课题，鼓励学生写观察周记；定期举办观察发现汇报会，复制观察到的自然现象。
2. 课外小实验
通过小实验观察研究，使学生进一步理解物理概念和规律初中物理论文，灵活运用所学知识，训练实验技能。例如：用各种不同的方法测重力加速度g，用各种不同方法测声速，用各种不同的方法验证机械能守恒等。对这类课外实验，要求学生掌握实验目的、原理，自行设计实验装置进行实验操作，有必要的实验结论。
3. 课外小制作
让学生自制一些简单仪器。如弹簧秤、杆秤、小电动机，简易万用表等等。这类课外实验，要求学生在自制过程中注意仪器的刻度、零点确定等，并在制作中有所创新、有所突破。
4. 课外小科研
在教师给出研究课题后，学生自行设计实验方案，选择实验方法，设置实验装置。这类实验，要求学生重点放在巧妙的设计思想上，培养学生科学态度和研究问题的能力。
5. 课外科技活动
为使学生了解现代科技成就的发展和应用，可以组织学生成立科技活动小组。例如，微机小组、无线电小组、航模小组等等。对这类课外活动，要求系统性强，有计划、有组织地进行。
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1 概述
三维激光扫描技术又称作高清晰测量（High Definition Surveying，简称HDS），它是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面点的三维坐标信息、反射率、纹理等信息，将被测实体和场景的三维数据完整地采集到电脑中，进而快速复建出被测目标三维模型及线、面、体等图件数据。
项目位于内蒙古敖仑花铜钼矿露天采场，面积约1平方公里，扫描区域如图1。作业要求：全野外三维点云数据采集、填挖方量计算、1：2000地形图、建立三维模型、生成三维视频。
2 三维激光扫描系统的原理
脉冲式三维激光扫描仪工作原理是激光器发射出单点的激光，通过记录激光的回波信号，计算激光的飞行时间，来计算目标点与扫描仪之间的距离。这样连续地对空间以一定的取样密度进行扫描测量，就能得到被测物体的密集的三维彩色散点数据，称作点云。三维激光扫描仪通过脉冲测距法获得测距观测值S，精密时钟编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。三维激光扫描一般使用仪器内部坐标系统，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，由此可得点云坐标（XS，YS，ZS）的计算公式，如图2、3所示。
3 仪器介绍
本项目点云采集三维激光扫描仪，图4。
此仪器是当今最先进的三维激光扫描系统之一，它是一种高速脉冲式扫描仪，特点如下：
（1）完全的视场角：扫描视场角为水平360°，垂直270°，可获取顶部，垂直方向、水平方向和水平方向以下区域的数据；（2）测量级精度的双轴补偿器：可架设在已知点上进行导线测量、可输入点坐标来放样、精度1”，补偿范围+/-5’；（3）基于标准反射率表面工作距离：300m-90%反射率；134m-18%反射率；（4）高速扫描：扫描速度可达50000点/秒；发射的光斑大小为50m处恒定3mm，大大提高了扫描的速度和精度。（5）测量级精度如表1。
4 Scanstation2外业三维数据扫描
三维点云数据采集，关键步骤如下：
4.1 外业踏勘
首先，要进行现场踏勘、制作扫描规划草图，规划的内容包括：外业操作人员、扫描区域和时间、站点设置、标靶位置等。其次，科学设站，在保证仪器发挥最大功效的同时，应避免重复扫描，另外，后期如进行标靶拼接，一定要设计好下一站标靶的位置以确保两站标靶通视，如进行点云拼接，设站要尽量采集到较多的特征点。最后，标靶设置要规范，标靶摆设要稳固，尽量不要共线，同时标靶的位置最好设置在两站公共空间的最大距离处，以保证拼接精度。
4.2 外业扫描
外业点云数据扫描，主要步骤如下：（1）连接扫描仪和电脑，设置IP地址；（2）添加数据库，确定数据存储位置；（3）添加扫描仪，设置扫描仪参数，主要包括：照片曝光率、扫描范围、点云间隔密度等；（4）选择扫描数据存储的位置并连接扫描仪；（5）三维点云数据及标靶扫描。
5 点云数据处理
在Cyclone系统软件内进行，步骤如下：
5.1 剔除噪音点
在扫描过程中，由于受扫描系统本身的系统误差，如数据采集时激光雷达旋转引起的抖动、在扫描过程中杂散光和被测物体表面粗糙程度、波纹、表面材质等因素及外界环境影响，会产生不属于扫描实体本身的冗余数据，称为噪音点，如图5，6，为了保证数据计算及模型的精度，在数据拼接之前需进行噪音点剔除。
5.2 点云拼接
每站扫描的数据都是独立的自由坐标系统，坐标系原点为扫描仪镜头，其X方向为扫描仪开机时的镜头朝向。因此为了统一坐标系，需将各站数据进行拼接处理。拼接的思路是先将每天各测站的数据拼接成一个整体，然后将各天的数据进行拼接。
（1）点云拼接原理：外业扫描时用全站仪测得标靶的真实三维坐标，各测站扫描时均两两包含三个以上不共线同名标靶，利用各测站间的同名点将各测站数据拼接在一起。
（2）点云拼接方法：共有四种方法：在已知点上设测站扫描（即坐标拼接）、使用标靶将数据转换到统一坐标系中（即标靶拼接）、用点云匹配的方法将点云转换到统一坐标系中（即特征点云拼接）、综合使用上述三种方法。
第一种方法属于直接法地理坐标转换。与传统的测量方法一样，首先进行控制测量，获得控制点坐标，扫描时在已知点上设站，扫描相当于碎部测量。第二和第三种方法属于间接法的地理坐标转换。首先用至少三个公共点来将相邻测站的点云进行拼接，公共点可以是专用标靶或特征点（如窗户的边角、房角等）。
5.3 点云建模
建模的过程是在Cyclone软件下利用海量点云进行精确计算、拟合几何物体的形状，精确表现扫描物体。矿区扫描点云数据如图7。
点云经过剔除噪音点、拼接、构建TIN三角网，生成Mesh三维模型。如图8所示。
5.4 成果输出
（1）地形图制作：在Cyclone下利用Mesh三维模型自动生成等高线如图9，将点云与等高线导出，在CAD中制作1：2000地形图。
（2）填挖方量计算：项目采用了两种计算方法，一是利用点云数据构建三角网，用方格网法计算；二是在Mesh模型中选定参考面，设置取样间隔，计算土方量，如图10所示。
在Cyclone系统里，应用Mesh三维模型计算时，取样间隔的数值可以设置成0.01至1米之间，均可保证土方量计算又快又准，但如采用传统的方格网法计算，取样间隔即使设置到1米，也是相当费时费力的。
6 结语
本项目采用世界先进的三维激光扫描系统采集三维点云数据，在Cyclone系统里进行数据处理、模型制作，采用两种方法计算土方量，通过与传统测量方法相比，得出以下结论：
（1）数据采集速度快，ScanStation2的扫描速度是50000点/秒，短时间就可完成大区域面积内三维点云数据的采集，既节约成本又提高了工作效率；（2）激光三维扫描，不需要接触被测物体，且是根据物体的反射率和材质来采集数据信息，可进行全天候扫描；（3）点云数据完整精确，在软件下可进行多视角、三维可视化漫游浏览，方便、直观；（4）三维激光扫描仪获取的点云数据信息量丰富，既包含被测物体X，Y，Z坐标信息，还包括RGB颜色及反射率信息，后期对矢量数据可进行深挖掘及研究应用，一举多得；（5）应用三维点云数据可以提取任何线性特征，可以出任意比例的二维图，也可以在图上量取任何想要得到的信息，在保证高精度的同时还大大提高了生产效率，这是目前现有的方法中所不能比拟的。
参考文献
[1]李滨.徕卡三维激光扫描系统在文物保护领域的应用[J].测绘通报，2008年第6期.
[2]李清泉.三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M].武汉大学出版社，2003年.
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二、电动力学课程教学现状及课程特点
电动力学课程内容，对大多数学生来说感觉到比较难学。原因是知识点较多，抽象难懂。数学推导复杂，要求有较强的数理基础。虽然有些电动力学问题接近实际，比如波导问题、天线问题，但学生要理解和解决这些问题，需要一定的过程，由于上述问题的存在，使初学者常常感到电动力学课枯燥无味、难以入门；上课听讲似懂非懂，下课做题无从下手。并且,由于招生数量的增加,极大降低了师生比,降低了学生与老师交流的几率。同时，现代大学生与80年代大学生比，缺乏主动思考意识和能力，都严重影响电动力学课程的教学效果。
三、教学改革设想及实施
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本文研制了一种基于单片机微处理器控制的温度监测与报警系统，属于小型温控仪，用于实验室半导体激光器的温度监测。系统采用了以单片机为核心，通过温度传感器对激光器温度进行实时监测，并在超过预试温度时，蜂鸣器进行报警。
2.设计总体方案
本设计要实现的功能是：实时显示当前激光器的温度，并且允许用户设定温度阈值，当激光器温度超过阈值时，系统会以蜂鸣器蜂鸣的方式进行报警提示。
依据功能设定，本系统主要分为三个模块：温度采集模块，数据处理模块，用户交换模块。
其中温度采集模块使用的是DSl8B20型单线智能温度传感器，它具有体积小，接口方便，传输距离远等优点。
数据处理模块使用的是AT89C51单片机，其完成温度数据的采集，运算和逻辑控制的功能。
用户交换模块主要有按键和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温度阈值，蜂鸣器用于提醒用户。
单片机作为主控制器，主要负责处理有温度传感器送来数据，并把处理好的数据送向显示器模块，温度传感器主要用来采集激光器的温度，并把采集到的数据送回单片机，按键电路主要是用来完成单片机复位操作和温度初始值的设定，蜂鸣器电路就是三极管来实现的，用来判断激光器温度是否超出设定数值，显示电路主要用来显示当前温度。
3.温度监测与报警系统各功能的硬件设计
单片机是整个系统的控制中枢，它指挥器件的协调工作，从而完成特定的功能。每一个模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。本系统主要硬件包括电源电路，蜂鸣器电路，LED显示电路以及温度传感器电路。
3.1 主控制电路和测温时控制电路
本次硬件的核心就是AT89C51，其他电路都是围绕他所设计的，温度传感器DS18B20接单片机AT89C51的P2.3口。显示器LED与74LC373相连接到单片机AT89C51的P1.0口至P1.7口，蜂鸣电路接单片机AT89C51的P3.3口，当温度高于预设值时蜂鸣器蜂鸣报警，增加单片机的输出能力，增加单片机的输出电流，故使用电阻来完成。具体原理图如图1所示。
图1 系统电路原理图
图2 传感器电路图
3.2 主要模块的电路
3.2.1 单片机最小系统电路图
单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路.
复位电路：由电容串联电阻构成，当系统一上电，RST脚将会出现高电平。这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。适当组合RC的取值可以保证可靠的复位。
晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的us级时歇，方便定时操作）。
3.2.2 蜂鸣器报警电路
本设计采用蜂鸣音报警电路，蜂鸣器的额定电流≤30mA。而对于AT89C51单片机，P3口的灌电流为15mA，由此可见，紧靠单片机的P3口电流是不能驱动蜂鸣的，必须使用晶体管放大电路，为了单片机功率更小，所以使用PNP型晶体管，当激光器的温度超度预设值时，基极变为低电平，蜂鸣器工作。
3.2.3 显示电路
本文采用的是共阴极数码管，因而各数码管的公共极接电源GND，要显示某字段则相应的移位寄存器74HC373的输出线必须是高电平。P0口接8个按键，分别编号为KEY1--KEY8。当某个按键按下时。某个数就显示在数码管上。
3.2.4 传感器电路
在本设计中采用的是DS18B20数字温度传感器，其接线方便，封装成后可应用于多种场合。具体电路图如图2所示。
4.仿真与调试
本次设计的所有仿真都在Proteus里完成，这些仿真包括阈值的设置，蜂鸣器的实现与数码管的显示。在本次设计中，这些仿真都得以实现，系统电路原理图如图3所示。
图3 系统电路原理图
5.结论
本次设计是基于单片机的温度设计，包括硬件部分和软件部分两部分。在论文完成过程中，先从软件部分开始设计出整个流程图，然后才开始硬件电路的设计。但是在软件设计过程中，由于一些客观原因存在，硬件电路不是很美观，一些电容和电阻设计的有点出入，但整体不影响实验结果。在仿真时，学习了Proteus ISIS和Keil Vision3的基本知识，通过此软件对电路的仿真，基本上完成了论文的设计目的。
参考文献
[1]周瑜，丁永奎，倪文俊，谭莉，等.半导体激光器的高精度温控仪[J].量子电子学报，2003，20（4）：431-434.
[2]李发泉，王玉平，程学武，龚顺生.稳频半导体激光器的温度控制技术[J].光学与光电技术，2005，30：29-31.
[3]陈梁，刘春霞.大功率激光二极管的精密恒温制冷系统[J].激光与红外，1999，29（4）：249-252.
[4]张慧平，戴波，杨薇.现代控制理论在过程工业中的应用和发展[J].北京石油化工学院学报，2006，14（3）：56-61.
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“透镜对光的作用”实验是人教版八年级物理上册第三章第一节的一个重要的演示实验，它是学好本章的基础，所以做好这个实验尤为关键。
对原实验的分析：
现在课本上主要采用两种演示方法：一种是用当下流行的激光笔来做（图1），光路比较清晰，效果明显，但展现给学生的只是一个平面的光路，缺乏立体感。另外一种演示方法是利用太阳光（图2），这种方法操作简单、喜闻乐见，但它不能清晰地将光的传播路径展现出来，尤其是当太阳光穿过凹透镜时，纸面上的光斑非常微弱，不便观察，实验效果比较差。
对原实验的改进：
实验器材：大小薄壁烧杯各一个、禅香、铁丝支架、火机、凸透镜、凹透镜（凸透镜和凹透镜的直径比小烧杯的直径略小）、手电筒
实验原理：巧设烟雾，利用烟尘微粒对光的漫反射来显示光通过的路径。
实验过程：
1.取干净的薄壁烧杯大小各一个，倒扣叠放在一起，分别用支架将点燃的禅香放入大小烧杯中各三根初中物理论文，如果烟雾产生太慢，还可以再加几根，等烧杯中充满烟雾时，将两烧杯中的禅香取出论文的格式。
2.用手电筒通过杯底自上向下照射，调节手电筒的聚光圈，使通过烟雾的光成粗细均匀的柱形光束（图3）。
3.抬起小烧杯，在大烧杯的底部放上凸透镜，用手电筒通过杯底自上向下照射，这是可以清晰的观察到小烧杯里的光束没有发生改变，而大烧杯中的光路却向中间发生了偏折，证明凸透镜对光线具有会聚作用（图4）。
4.用同样的方法，可以看到当大烧杯的底部换成凹透镜时，大烧杯中的光路向两侧发生了偏折，证明凹透镜对光线具有发散作用（图5）。
实验改进后的优点：
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1、光纤通信系统的基本组成
最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波有0.85、1.31和1.55三个低损耗窗口。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。论文格式。在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲'0'码和'1'码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。光纤通信系统的基本组成原理图如下图1-1所示：
图1-1光纤通信系统
1.1光发射端机
光发射机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆中传输。电端机就是常规的电子通信设备。光发射机的原理图如下图1-2所示：
图1-2光发射机原理框图
光源是光发射机的核心，其性能好坏将对光纤通信系统产生很大的影响。目前光纤通信系统使用的光源都是由半导体材料制成的，而半导体光源分两种：发光管LED和激光管LD。由于半导体激光器发出的是激光，发光功率大、谱线宽度窄，但电路结构复杂，温度特性差。而半导体发光二极管发出的是荧光，发光功率不大，谱线宽度宽，但电路结构简单、寿命长、价格便宜。在实验室中经常用到。
1.2光纤或光缆
光纤作为传输媒介，作用是将发射端机光源发出的光信号，经远距离传输后耦合到接收端机的检测器，完成信息传输任务。在通信中使用的光纤通常是由石英玻璃制成的，由纤芯和包层组成。目前，塑料光纤应用于低速、短距离的传输中。其构成光纤的纤芯与包层都是塑料材料。与大芯径50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纤相比，塑料光纤的芯径高达200～1000μm，其接续时可使用不带光纤定位套筒的便直注塑塑料连接器，即便是光纤接续中芯对准产生 ±30μm偏差都不会影响耦合损耗。正是塑料光纤结构赋予了其施工快捷，接续成本低等优点。另外，芯径100μm或更大则能够消除在石英玻璃多模光纤中存在的模间噪音。论文格式。
1.3中继器
含有光中继器的光纤传输系统成为光纤中继通信。光信号在光纤中传输一定的距离后，由于受到光纤衰减和色散的影响会产生能量衰减和波形失真，为保证通信质量，必须对衰减和失真达到一定程度的光信号及时进行放大和恢复。中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
1.4光纤连接器、耦合器等无源器件
由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
1.5光接收端机
光收信机是实现光/电转换的光端机。 它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。光接收机原理图如下图1-3所示：
图1-3光接收机电路原理方框图
2、光纤语音电路设计
光纤语音电路由三部分组成：光发射电路、光纤和光接收电路。论文格式。其工作原理是：音频信号最初是声波，由发送器的电子麦克风转换为电信号。此信号由LM358组成的音频放大器放大，并且借助于一个单独的晶体管控制LED的端电压，将电信号转换为光信号。光信号送入光纤或光缆。在光纤或光缆的另一端，光信号照射到接收器的光电检测器上。光电检测器再将其转换为电信号。此信号被放大并送入扬声器转换为声波恢复为原始信号。
2.1、发射器电路板
此电路主要是把音频信号经麦克风转换为电信号，电信号经滤波器、多级放大器把微弱的电流信号转换为适合半导体二极管发光的电压信号，在晶体管的调制下把电信号转换为光信号送入光纤中进行传输。在发射器电路上有一个话筒和调制LED发光的线路。LED装在塑料壳中以便于连接光纤或光缆进行发送信号。在实验室里设计操作可以使用200m长的塑料光纤传送语音信号，也可以使用玻璃光纤在更远的距离内通信。光纤语音发射器电路如下图1-4所示：
图1-4光纤语音发射电路
2.2、光电接收器电路板:
在接收器电路板上通过光电检测器把光纤传输的微弱的光信号转换为电信号，经电容滤波、运算放大器放大，把电流信号转换为电压信号，放大到适合扬声器输出的电压，恢复原始的语音信号。光纤语音接收电路如下图1-5所示：
图1-5光纤语音接收电路
3、结 语
本文详细的介绍了光纤通信系统的组成，为设计光纤语音传输电路提供理论基础。在该电路系统中语音信号以光波形式在光缆内传输、不受任何电场和磁场的影响。传输距离远，抗干扰能力强。每个电路板需要一个9V电池，元件简单，易于实现，在实验室就能操作完成。
参考文献
[1] 顾畹仪，李国瑞.光纤通信系统[ M].北京：北京邮电大学出版社，2006.
[2]周增基，周洋溢，胡辽林，任光亮，周绮丽.光纤通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.12.
[3]田国栋.光纤通信技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.9.
[4]杜庆波，曾庆珠，李洁，王文轩.光纤通信技术与设备[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2008.2.
[5] 杨家德.光电技术使用电路精选[J]..四川：成都科技大学出版社，1996.
篇10
科学家们开始致力于研究第三代全息图到。这是用激光记录，而用白光再现的全息图，在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域的到了应用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。
激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变，这也给全息技术的实际使用带来了种种不便。于是，科学家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息图应该是白光记录白光再现的全息图，它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室，进入更加广泛的实用领域。
2全息术的基本原理和特点
全息术是一种“无透镜”的两步成像法，它能在感光胶片上同时记录物体的全部信息，即物体光的振幅和位相。全息照相过程分全息记录和再现两步：第一步称为波前记录(全息记录)；第二步物体的再现(重现)。
波前记录依据的是干涉原理，物光波和参考光波相干叠加而产生干涉条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布，干涉条纹的几何特征(包括形状、间距、位置)记录了物光波前的位相分布。就是说，全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它们分别反映了物体的明暗和纵深位置等方面的特征。应当指出，任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布，而不能直接记录位相分布，全息照相之所以能记录位相分布，是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波，或者它与物光波不相干，波前上的位相分布是不可能记录下来的。
波前再现的理论依据是衍射原理，照明光波(再现光)经过全息图衍射后出现一个复杂的光波场。全息图的衍射波含有三种主要成分，即物光波(+1级衍射波)，物光波的共轭波(-1级衍射波)，照明光波的照直前进(零级衍射波)。在现代记录和重现的全息照相装置中，这三种衍射波在空间彼此分离，互不干扰，便于人们用眼睛或镜头去观测物光波的虚像或其共轭波的实像。
全息术的原理决定了它所记录的全息图有下列特点：
(1)三维性——因为全息图记录了物光的相位信息，图像具有显著的视差特性，可以看到逼真的三维图像。
(2)不可撕毁性——因为全息图记录的是物光与参考光的干涉条纹，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再现完整的被摄物形象，只是分辨率受到一些影响。
(3)信息容量大——同一张全息感光板可多次重复曝光记录，并能互不干扰地再现各个不同的图像。
(4)全息图的再现相可放大或缩小——因为衍射角与波长有关，用不同波长的激光照射全息图，再现相就会发生放大或缩小。
3全息术的主要应用及其发展方向
全息术经过60年的发展，已与计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合，成为一种高新技术，扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域，在一些发达国家还兴起了全息产业，并且正在形成日益广阔的市场，实用前景非常可观。本文介绍全息术中几个应用较为广泛、产业化较成熟的领域并说明其发展方向。
3.1全息存储
全息存储是依据全息术的原理，将信息以全息照相的方式存储起来，它利用两个光波之间的耦合和解耦合，可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别，甚至联想的功能结合起来，也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。用于全息信息存储的记录介质较多，可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等；可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。全息存储在存储容量方面具有巨大的优势，原因是：
(1)全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时，信息存储密度的数量级一般为105bit/mm2；用平面全息图存储信息时，存储密度一般可提高一个数量级达106bit/mm2；如果用体全息图存储信息时，存储密度可高达1013bit/mm2。
(2)全息存储具有极大的冗余性，存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。
(3)全息存储具有读取速率高和能并行读取的特点，每个数据页可包含达1Mbit的信息，写人一页的时间在100ms左右，读信息的时间可以小于100μs，而磁盘的寻址时间至少需要10ms。
当前，在世界范围内掀起了全息存储研究的热潮，并取得很大的进展，其主要表现在：
(1)存储容量迅速提高和性能不断改善，并逐步走向实用化。例如，1994年美国加州理工学院在1cm3掺铁妮酸锉晶体中记录了1000幅全息图，同年，斯坦福大学的一个研究小组把经压缩的数字化图像视频数据存储在一个全息存储器中，并再现了这些数据而图像质量无显著下降。1999年美国加州理工大学利用空-角复用技术，在同一块在掺铁铌酸锂晶体中存储了26000幅全息图。北京清华大学实现了在掺铁妮酸铿晶体中的同一空间位置记录1500幅全息图，并研制了具有紧凑结构的灵巧型全息存储装置。
(2)实用化的全息存储系统逐渐推出。例如，1995年由美国政府高级研究项目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大学等联合成立了协作组织并在美国国家存储工业联合会(NS1C)支持下川，投资约7000万美元，实施了光折变信息存储材料(PRISM)和全息数据存储系统(HDSS)项目，预期在5年内开发出具有容量为1Tbit数据，存储速率为1000MB/s的一次写人或重复写人的全息数据存储系统。同样的研究在法国、英国、德国和日本等国家也正在加紧进行。
近几年来，光电子技术和器件取得了系列重大进展，为全息存储器提供了所必要的高性能半导体激光器、液晶空间光调制器、CCD阵列探测器等核心元器件，全息存储的理论和方法的发展使这项技术日趋成熟然而，美中不足的是全息图的寿命问题尚待解决，虽然张泽明、谢敬辉等对Ce：Fe：LiNbO3晶体的全息存储和热定影进行了理论和实验研究，从方法上给出了记录角度越大，光栅周期越小，热定影所需最小离子数密度越高，存储系统的整体性能越好，但是目前还未解决的一个难题是寻找合适的记录材料。无疑，这将成为全息存储界研究的热门课题。
3.2显示全息
显示全息技术是在激光透射全息图的基础上来制作各种类型的全息图，如白光反射全息图、白光透射全息图等，各种类型的显示全息图可用于舞台布景、建筑、室内装饰、投影等；再如，以动态显示的全息技术、层面X射线照相术、3DCAD技术、3D动画片、雷达显示、导向和模拟系统等，每3年一次的显示全息国际会议上都有全息界泰斗展出令人吃惊的全息图，它们充分展示了全息技术创造性的魅力和艺术的美。
显示全息目前主要有两大类：第一类是Lippmann全息图，制作方法有Denisyuk的单光束法和Benton的开窗法。第二类是S.A.Benton的彩虹全息图，这是一种透射式显示全息图，可在白光照明下再现立体图像，且图像的颜色随观察的位置的变化而变化，从红到紫如雨后彩虹而得名。随着高质量记录材料的发展，随后的一些研究者和艺术家不断追求更实用的拍摄技术，如假彩色编码和真彩色反射全息图等。美国光学学会主办的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世纪80年代都有关于这方面的论文报道。由SPIE主办的《Holosphere》和美国全息制造商协会主办的《HolographyNews》以往和近年都不断地报道有关显示全息图的最新制作技术和商业信息。但从这些报道情况来看，显示全息存在不足主要表现在：
(1)视角范围、图像体积有限；
(2)没有获得特别有效的全息图的计算方法；
(3)由于全息计算数量巨大，导致动态显示异常困难。克服以上不足，将可能成为显示全息研究的几个热点。
近年来，显示全息技术掀起一场数字化变革，数字合成全息技术为全息三维显示开辟了前所未有的应用前景。随着计算机运行速度的提高和高分辨空间调制器件的发展，利用显示全息的大视场、大景深、全视差、真彩色、可拼装、价格低廉等特性，在不久的将来开发出真正意义的全息电影和全息电视，为显示全息技术创造良好的商业前景。
3.3模压全息
模压全息是1979年RCA公司为解决视频标准件的全息拷贝而提出的，它是将全息术和电镀、压印技术结合起来，使全息图的制作产业化，用白光再现时，可得到色彩鲜艳逼真的三维图像，并可通过印刷方式大批量生产，使得它在许多领域得到广泛的应用，以商品形式走向市场。模压全息的制作主要分为三个阶段：激光摄制原片全息图；电成型制金属模板；模压复制。这三个阶段生产工艺和技术要求都比较高，因此，模压全息作为安全防伪首当其冲，是安全防伪技术的一个里程碑。正如全息图的新奇性、强烈的视角效果、制作的难度以及易于应用在钞票的包装上，不能去除性、价格低廉、容易验证等特点，使它很快占领了防伪领域。模压全息是一种技术与艺术结合的高科技产品，无论在高档商品促销、名优商品的防假冒或在有价证券(如信用卡、钞票、护照签证)的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装磺、纪念邮票和广告标牌等都有采用模压全息技术，并备受使用者青睐。
模压全息出现于20世纪70年代，80年代中期已形成了一种产业，90年代达到了鼎盛时期。本世纪初，随着防伪技术要求的不断提高，模压全息技术又有了新的突破：美国斑马图像公司推出了二维图像的数字化采集和拍摄技术；2003年，苏州大学研制成功并已批量生产“数码激光全息照排系统”；同年，倪星元、张志华等成功研制了可替代传统镀铝防伪薄膜的透明TiO2激光全息防伪薄膜。这些模压全息的一个个技术突破，使防伪功能有了提高，让激光全息防伪技术达到新的境界。
模压全息产业在我国起步较晚，但发展速度迅猛，目前国内已有100多条模压全息生产线。为了使模压全息技术健康发展，我国模压全息产业发展必须在三个方向上引起重视：首先是开拓全息烫金材料，取代金膜和银膜，其次开发全息包装材料，实现立体防伪包装，第三个方向是模压全息技术和现代印刷术相结合，体现传统的美术效果和现代科技的艺术魅力。
3.4全息干涉计量
全息干涉计量术是将不同物光，在不同的时间记录在同一张全息干板上，然后利用全息术的空间波前再现原理，非接触地对物体表面进行三维测量而获得信息。全息干涉计量术是全息应用的一个重要方面，它能实现高精度非接触性无损测量，比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量形状比较简单、表面光度很高的零部件，而全息计量方法则能对任意形状、任意粗糙表面的物体进行测量，测量精度为光波波长λ的数量级。目前，全息干涉计量术在方法上先后发展了实时全息干涉法(单次曝光法)、二次曝光全息干涉法、时间平均全息干涉法、双波长干涉法以及双脉冲频闪全息干涉法，此外，J.A.Leendertz开辟了全息干涉计量术的另一个新的分支-激光斑纹计量术。随着光电技术、计算机技术、CCD器件及光纤技术的飞速发展，使得全息干涉计量技术在信息采集和处理上更为方便、快捷和可靠，并得以在恶劣环境条件下对某些物理量进行定时测量。再加之相移技术、外差技术和锁相技术等，可使测量精度提高到λ/100或更高。
全息干涉计量在20世纪80年代美国等西方先进国家已产业化，我国在20世纪80年代初有几所大学和科研单位的研究项目通过鉴定，其中有些达到当时的先进水平。经过近几年的开发和研制，我国在全息干涉计量测试设备方面主要发展有：
(1)用于测试火箭发动机喷雾化特性的YSCI型离子瞬态激光全息测试仪；
(2)用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪；
(3)包括记录、再现、图像处理三部分的瞬态激光全息干涉计量测试系统；
(4)用于对航空、航天、石油化工等部门常用的膜盒进行位移检侧的激光全息光栅精密测试系统。目前美国和德国已经研制出有菌子质记录介质的激光全息干涉计量设备。
篇11
1 全息术的历史和发展阶段
1948年，丹尼斯·盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法，随后用实验证实这一想法，即全息术，并制成世界上第一张全息图。盖伯本来是为提高电子显微镜的分辨率而提出的设想，虽然未能用电子波证实其原理，但用可见光证实了。从第一张全息照片制成到20世纪50年代末期，全息图制作具有以下共同特点：全息图都是用汞灯作为光源；而且是所谓同轴全息图，即物光和参考光在一条光路上得到的全息图。这一时期的全息图被称为第一代全息图，标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题，一个是再现的原始像和共轭像分不开，另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中，全息术进展缓慢。
1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源，为全息技术发展提供了可能。针对第一代全息技术出现的问题，利思和乌帕特尼克斯(1962)提出，将通信理论中的载频概念推广到空域中，用离轴的参考光与物光干涉形成全息图，再利用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。该方法被称为离轴全息术，这是全息术发展的第二阶段。第二代全息术解决了光源的问题，并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展，但是激光再现的全息图失去了色调信息。
科学家们开始致力于研究第三代全息图到。这是用激光记录，而用白光再现的全息图，在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域的到了应用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。
激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变，这也给全息技术的实际使用带来了种种不便。于是，科学家们又回过头来继续探讨白光记录的可能性。第四代全息图应该是白光记录白光再现的全息图，它将使全息术最终走出有防震工作台的黑暗实验室，进入更加广泛的实用领域。
2 全息术的基本原理和特点
全息术是一种“无透镜”的两步成像法，它能在感光胶片上同时记录物体的全部信息，即物体光的振幅和位相。全息照相过程分全息记录和再现两步：第一步称为波前记录(全息记录)；第二步物体的再现(重现)。
波前记录依据的是干涉原理，物光波和参考光波相干叠加而产生干涉条纹。干涉条纹的反衬度记录了物光波前的振幅分布，干涉条纹的几何特征(包括形状、间距、位置)记录了物光波前的位相分布。就是说，全息图上的强度分布记录了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它们分别反映了物体的明暗和纵深位置等方面的特征。应当指出，任何感光底片都只能记录振幅(或者说强度)的分布，而不能直接记录位相分布，全息照相之所以能记录位相分布，是利用了参考光波把它转化成了干涉条纹的强度分布。假如没有参考光波，或者它与物光波不相干，波前上的位相分布是不可能记录下来的。
波前再现的理论依据是衍射原理，照明光波(再现光)经过全息图衍射后出现一个复杂的光波场。全息图的衍射波含有三种主要成分，即物光波(+1级衍射波)，物光波的共轭波(-1级衍射波)，照明光波的照直前进(零级衍射波)。在现代记录和重现的全息照相装置中，这三种衍射波在空间彼此分离，互不干扰，便于人们用眼睛或镜头去观测物光波的虚像或其共轭波的实像。
全息术的原理决定了它所记录的全息图有下列特点：
(1)三维性——因为全息图记录了物光的相位信息，图像具有显著的视差特性，可以看到逼真的三维图像。
(2)不可撕毁性——因为全息图记录的是物光与参考光的干涉条纹，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再现完整的被摄物形象，只是分辨率受到一些影响。
(3)信息容量大——同一张全息感光板可多次重复曝光记录，并能互不干扰地再现各个不同的图像。
(4)全息图的再现相可放大或缩小——因为衍射角与波长有关，用不同波长的激光照射全息图，再现相就会发生放大或缩小。
3 全息术的主要应用及其发展方向
全息术经过60年的发展，已与计算机技术、光电技术以及非线性光学技术紧密结合，成为一种高新技术，扩展到医学、艺术、装饰、包装、印刷等领域，在一些发达国家还兴起了全息产业，并且正在形成日益广阔的市场，实用前景非常可观。本文介绍全息术中几个应用较为广泛、产业化较成熟的领域并说明其发展方向。
3.1 全息存储
全息存储是依据全息术的原理，将信息以全息照相的方式存储起来，它利用两个光波之间的耦合和解耦合，可以把信息存储和信息之间的比较(相关)、识别，甚至联想的功能结合起来，也就是可以把信息存储和信息处理结合起来。用于全息信息存储的记录介质较多，可永久保存信息的全息图用银盐干板、银盐非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蚀剂等；可擦除重复使用的实时记录材料有光导热塑料、有机或无机光折变材料等。全息存储在存储容量方面具有巨大的优势，原因是：
(1)全息存储具有存储容量大的优势。用感光干板作为普通照相记录信息时，信息存储密度的数量级一般为105bit/mm2；用平面全息图存储信息时，存储密度一般可提高一个数量级达106bit/mm2；如果用体全息图存储信息时，存储密度可高达1013bit/mm2。
(2)全息存储具有极大的冗余性，存储介质的局部缺陷和损伤不会引起信息丢失。
(3)全息存储具有读取速率高和能并行读取的特点，每个数据页可包含达1Mbit的信息，写人一页的时间在100ms左右，读信息的时间可以小于100μs，而磁盘的寻址时间至少需要10ms。
当前，在世界范围内掀起了全息存储研究的热潮，并取得很大的进展，其主要表现在：
(1)存储容量迅速提高和性能不断改善，并逐步走向实用化。例如，1994年美国加州理工学院在1cm3掺铁妮酸锉晶体中记录了1000幅全息图，同年，斯坦福大学的一个研究小组把经压缩的数字化图像视频数据存储在一个全息存储器中，并再现了这些数据而图像质量无显著下降。 1999年美国加州理工大学利用空-角复用技术，在同一块在掺铁铌酸锂晶体中存储了26000幅全息图。北京清华大学实现了在掺铁妮酸铿晶体中的同一空间位置记录1500幅全息图，并研制了具有紧凑结构的灵巧型全息存储装置。
(2)实用化的全息存储系统逐渐推出。例如，1995年由美国政府高级研究项目局(ARPA )、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大学等联合成立了协作组织并在美国国家存储工业联合会(NS1C)支持下川，投资约7000万美元，实施了光折变信息存储材料(PRISM)和全息数据存储系统(HDSS)项目，预期在5年内开发出具有容量为1T bit数据，存储速率为1000MB/s的一次写人或重复写人的全息数据存储系统。同样的研究在法国、英国、德国和日本等国家也正在加紧进行。
近几年来，光电子技术和器件取得了系列重大进展，为全息存储器提供了所必要的高性能半导体激光器、液晶空间光调制器、CCD阵列探测器等核心元器件，全息存储的理论和方法的发展使这项技术日趋成熟然而，美中不足的是全息图的寿命问题尚待解决，虽然张泽明、谢敬辉等对Ce：Fe：LiNbO3晶体的全息存储和热定影进行了理论和实验研究，从方法上给出了记录角度越大，光栅周期越小，热定影所需最小离子数密度越高，存储系统的整体性能越好，但是目前还未解决的一个难题是寻找合适的记录材料。无疑，这将成为全息存储界研究的热门课题。
3.2 显示全息
显示全息技术是在激光透射全息图的基础上来制作各种类型的全息图，如白光反射全息图、白光透射全息图等，各种类型的显示全息图可用于舞台布景、建筑、室内装饰、投影等；再如，以动态显示的全息技术、层面X射线照相术、3DCAD技术、3D动画片、雷达显示、导向和模拟系统等，每3年一次的显示全息国际会议上都有全息界泰斗展出令人吃惊的全息图，它们充分展示了全息技术创造性的魅力和艺术的美。
显示全息目前主要有两大类：第一类是Lippmann全息图，制作方法有Denisyuk的单光束法和Benton的开窗法。第二类是S.A. Benton的彩虹全息图，这是一种透射式显示全息图，可在白光照明下再现立体图像，且图像的颜色随观察的位置的变化而变化，从红到紫如雨后彩虹而得名。随着高质量记录材料的发展，随后的一些研究者和艺术家不断追求更实用的拍摄技术，如假彩色编码和真彩色反射全息图等。美国光学学会主办的《Applied Optics》和《Optics Letters》在20世纪80年代都有关于这方面的论文报道。由SPIE主办的《Holosphere》和美国全息制造商协会主办的《Holography News》以往和近年都不断地报道有关显示全息图的最新制作技术和商业信息。但从这些报道情况来看，显示全息存在不足主要表现在：
(1)视角范围、图像体积有限；
(2)没有获得特别有效的全息图的计算方法；
(3)由于全息计算数量巨大，导致动态显示异常困难。克服以上不足，将可能成为显示全息研究的几个热点。
近年来，显示全息技术掀起一场数字化变革，数字合成全息技术为全息三维显示开辟了前所未有的应用前景。随着计算机运行速度的提高和高分辨空间调制器件的发展，利用显示全息的大视场、大景深、全视差、真彩色、可拼装、价格低廉等特性，在不久的将来开发出真正意义的全息电影和全息电视，为显示全息技术创造良好的商业前景。
3.3 模压全息
模压全息是1979年RCA公司为解决视频标准件的全息拷贝而提出的，它是将全息术和电镀、压印技术结合起来，使全息图的制作产业化，用白光再现时，可得到色彩鲜艳逼真的三维图像，并可通过印刷方式大批量生产，使得它在许多领域得到广泛的应用，以商品形式走向市场。模压全息的制作主要分为三个阶段：激光摄制原片全息图；电成型制金属模板；模压复制。这三个阶段生产工艺和技术要求都比较高，因此，模压全息作为安全防伪首当其冲，是安全防伪技术的一个里程碑。正如全息图的新奇性、强烈的视角效果、制作的难度以及易于应用在钞票的包装上，不能去除性、价格低廉、容易验证等特点，使它很快占领了防伪领域。模压全息是一种技术与艺术结合的高科技产品，无论在高档商品促销、名优商品的防假冒或在有价证券(如信用卡、钞票、护照签证)的防伪和加密以及图书、印刷、印染、装磺、纪念邮票和广告标牌等都有采用模压全息技术，并备受使用者青睐。
模压全息出现于20世纪70年代，80年代中期已形成了一种产业，90年代达到了鼎盛时期。本世纪初，随着防伪技术要求的不断提高，模压全息技术又有了新的突破：美国斑马图像公司推出了二维图像的数字化采集和拍摄技术；2003年，苏州大学研制成功并已批量生产“数码激光全息照排系统”；同年，倪星元、张志华等成功研制了可替代传统镀铝防伪薄膜的透明TiO2激光全息防伪薄膜。这些模压全息的一个个技术突破，使防伪功能有了提高，让激光全息防伪技术达到新的境界。
模压全息产业在我国起步较晚，但发展速度迅猛，目前国内已有100多条模压全息生产线。为了使模压全息技术健康发展，我国模压全息产业发展必须在三个方向上引起重视：首先是开拓全息烫金材料，取代金膜和银膜，其次开发全息包装材料，实现立体防伪包装，第三个方向是模压全息技术和现代印刷术相结合，体现传统的美术效果和现代科技的艺术魅力。
3.4 全息干涉计量
全息干涉计量术是将不同物光，在不同的时间记录在同一张全息干板上，然后利用全息术的空间波前再现原理，非接触地对物体表面进行三维测量而获得信息。全息干涉计量术是全息应用的一个重要方面，它能实现高精度非接触性无损测量，比一般光学干涉计量有很多优点。一般光学计量只能测量形状比较简单、表面光度很高的零部件，而全息计量方法则能对任意形状、任意粗糙表面的物体进行测量，测量精度为光波波长λ的数量级。目前，全息干涉计量术在方法上先后发展了实时全息干涉法(单次曝光法)、二次曝光全息干涉法、时间平均全息干涉法、双波长干涉法以及双脉冲频闪全息干涉法，此外，J.A.Leendertz开辟了全息干涉计量术的另一个新的分支-激光斑纹计量术。随着光电技术、计算机技术、CCD器件及光纤技术的飞速发展，使得全息干涉计量技术在信息采集和处理上更为方便、快捷和可靠，并得以在恶劣环境条件下对某些物理量进行定时测量。再加之相移技术、外差技术和锁相技术等，可使测量精度提高到λ/100或更高。
全息干涉计量在20世纪80年代美国等西方先进国家已产业化，我国在20世纪80年代初有几所大学和科研单位的研究项目通过鉴定，其中有些达到当时的先进水平。经过近几年的开发和研制，我国在全息干涉计量测试设备方面主要发展有：
(1)用于测试火箭发动机喷雾化特性的YSCI型离子瞬态激光全息测试仪；
(2)用于激光热核聚变稠密等离子体电子密度测量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外线激光全息探测仪；
篇12
一、布里渊散射传感原理
布里渊散射原理是基于光纤中光波与声波在传播过程的相互作用，这两者的相互作用会使光产生频移，该频移的产生相当于入射波被一个声光栅散射产生了反射光子，我们利用这个频移，通过测得其频移方向和大小，来实现传感物理量的转换。光纤所处温度、所受应变皆可通过布里渊频移间接计算得出。在实际工程使用中，由于入侵事件都是不确定的，所以需要一套具有实时监控能力且无盲点的监测系统才能完全监测到入侵、避免出现遗漏，而光纤作为传感原件是沿线路连续分布的，这就避免了线路中产生盲点。通过对光纤中布里渊散射频移量大小的监控，可以分析得出被入侵点的准确位置，以及被入侵程度，这就是目前布里渊散射在光纤传感入侵定位监测系统中最有效的应用方式，达到了兼备高精度、无盲点、长距离、实时性等诸多优异性能。
二、实验与分析
由于本项研究处于早期阶段，所以此次试验都是采用自制的激光器、自制传感光缆以及其他自制光信号解调器。并参考了各类中外文献，以及前辈所写的论文，保证本次试验和分析能够得出更为准确的结论，更好的为国家安防事业做出贡献。我们将激光输出进行一定的比例分束，然后小比例的一束作为本振光，另外一个大比例的经偏振控制器调整偏振态，通过电光调制器进行脉冲的调制，经过掺铒光纤放大器1放大之后，波分复用器滤过自发辐射噪声通过扰偏器和环形器，输入到单模传感光纤里面去。散射回的信号此时变得非常非常弱，必须得通过掺铒放大器2来放大，然后再经过一个环形器，通过自己制造的窄带可调谐光纤光栅滤波器之后的布里渊反射光和本振光相干，通过高速光电探测器的监测，然后得到了实验的最终结果---后向布里渊散射信号。
在实验中，波分复用器滤波的通道为1550nm，带宽30nm，隔离度大于20dB，损耗小于0.15dB，和本振光相比，相对有一定的偏移量，能满足实验的要求并且监测到相干信号。放大之后的布里渊信号只有um量级，采用高速光电探测器前置放大滤波电路对信号再次放大滤波，然后通过边缘滤波，将布里渊信号的平移变化转换成强度变化，并通过累加平均处理，平均2的12次方次后，得到最K监测结果。其中前置放大滤波电路实现对微弱电信号的放大并抑制信号频带以外的噪声，其滤波中心频率为11GHz，3dB快带为1Hz，插入损耗小于0.1dB。实验系统采用50ns脉宽的光脉冲，重复频率为10KHz，传感光纤长度为10km。因此，完成2的12次方次累计平均处理所需时间小于1s，即系统的监测周期小于1s，可满足快速监测入侵事件的要求。
经过实验分析表明。实验系统在室温25度环境下且光纤不受外力时，布里渊信号的中心频率在10.9GHz左右。因此当应变和温度引起的频移总和超过初始中心频率100MHz时，信号将越过带通滤波器的单边上升沿的边界，导致信号幅值减小，从而引起错误判断，限制了系统的监测范围。采用更大带宽的带通滤波器并合理的选择其中心频率，可以扩大系统监测的动态范围。
至于如何消除缓变温度的影响，适应野外环境下的应用，以及进一步提高系统的应变分辨率，将在后续的工作中研究。
结论：在BOTDER原理中用单纵模光纤光栅到带通滤波器理论结合实际的实验中表明，系统可以在1s对10km范围的传感器进行测量，并达到5m的空间分辨率和200uε的应变分辨率。这项实验表明本系统在监测入侵领域的能力，即便现在所处阶段并不成熟，也能对国家安防领域起到很重要的积极意义，而且经分析判断和实验结论，基于布里渊散射的分布式光纤传感入侵定位监测系统在长距离入侵定位方面有着良好的前景。
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第一代电子器件电子管,建立在热电子发射的基础上。1904年,英国物理学家弗莱明发明二极管;1906年,美国的德福雷斯特发明三极管。20世纪上半叶的电子设备,如广播电视的发射接收装置、雷达、计算机等,全部使用电子管。
1947年肖克利、巴丁、布拉坦发明了晶体管。晶体管使电子设备具有省电、小型化、可靠性高的优点,开辟了电子学的新时代。
物理学最新成果的大量采用,使光通信、移动通信产业以空前的速度和规模发展。仅我国,手机用户即已近4亿。物理学的发展必将使21世纪信息技术发生飞跃。
二、材料科学与新材料
物理学是材料科学的重要基础。量子力学、凝聚态物理学,特别是固体物理学和能带理论极大地推动了材料科学的发展。现代物理学的发展,导致了诸如半导体材料、光电材料、超导材料、复合功能材料、纳米材料、软物质材料等大量具有独特性能的新材料出现,并将不断地为研制新型材料、改善材料性能提供新的理论和实验手段。
人工晶体用人工方法生长的单晶体在激光产生、非线性光学、光探测、辐射探测、换能器等方面都有重要应用。我国在这一领域具有一定优势。
三、物理学手段与现代医学
物理学手段在现代医学中得到广泛应用,它们既用于诊断——x射线透视、B超、计算机断层成像即CT、磁共振成像即HRI,又用于治疗——超声波粉碎结石、激光手术、伽玛刀。
四、计量与全球定位系统GPS
计时标准:从观测天体到使用各种物理方法,人类计时精度不断提高。
全球定位系统GPS,由24颗均匀分布在6个轨道平面内的卫星组成,卫星上安装了高精度的原子钟。卫星高度2万公里。它是一个全天候的自动定位和导航系统,通过接收GPS卫星发射的时间—频率信号,判断和计算接收者的位置。经过广义相对论修正(时钟快慢随引力场强度而变)的GPS精度可在1米以内。现在的GPS系统已可装备到家用汽车上。
五、物理学与激光技术
1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念,奠定了激光的理论基础。1958年美国科学家肖洛和汤斯发现了一种奇怪的现象:当他们将闪光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。由此他们提出了“激光原理”,受激辐射可以得到一种单色性、亮度又很高的新型光源。1958年,贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文,奠定了激光发展的基础。1960年,美国人梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。梅曼利用红宝石晶体做发光材料,用发光度很高的脉冲氙灯做激发光源,获得了人类有史以来的第一束激光。1965年,第一台可产生大功率激光的器件——二氧化碳激光器诞生。1967年,第一台X射线激光器研制成功。1997年,美国麻省理工学院的研究人员研制出第一台原子激光器。
六、物理学与国家安全
