程 陽(yáng)，周柯克

（徐州醫(yī)學(xué)院，江蘇 徐州 221004）

使用3DSMAX軟件制作分光計(jì)動(dòng)畫教學(xué)心得

程 陽(yáng)，周柯克

（徐州醫(yī)學(xué)院，江蘇 徐州 221004）

3DSMAX；分光計(jì)；動(dòng)畫

分光計(jì)是大學(xué)物理中常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)儀器，可測(cè)量入射光波波長(zhǎng)、棱鏡折射率等物理量?；诒緦?shí)驗(yàn)儀器昂貴、損耗大，涉及分光計(jì)調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)我們選擇的是中國(guó)科技大學(xué)開發(fā)的《大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)V2.0》軟件[1]進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。仿真軟件的優(yōu)點(diǎn)是不受時(shí)間、空間和儀器數(shù)量限制，利用計(jì)算機(jī)就可以完成相關(guān)操作，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。缺點(diǎn)是因?yàn)闆](méi)有實(shí)物，學(xué)生理解原理時(shí)往往存在偏差。借助現(xiàn)代化手段，我們采用3DSMAX軟件[2，3]，制作了分光計(jì)部件的動(dòng)畫，通過(guò)動(dòng)態(tài)演示將抽象的現(xiàn)象真實(shí)、形象地模擬出來(lái)，使學(xué)生在形象的變化過(guò)程中深刻理解概念，彌補(bǔ)仿真實(shí)驗(yàn)的不足，收到了事半功倍的效果。

1 問(wèn)題分析

分光計(jì)的調(diào)節(jié)部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括調(diào)節(jié)平行光管、望遠(yuǎn)鏡水平以及載物臺(tái)的調(diào)平。平行光管的調(diào)節(jié)是在調(diào)節(jié)好載物臺(tái)水平以及望遠(yuǎn)鏡水平的基礎(chǔ)上完成的。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)時(shí)，首先要在載物臺(tái)上放置雙平面鏡，利用雙平面鏡反射來(lái)自望遠(yuǎn)鏡的綠十字像進(jìn)行調(diào)節(jié)。

調(diào)節(jié)部分的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是載物臺(tái)與望遠(yuǎn)鏡光軸平行，這時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于載物臺(tái)上的雙面平鏡，雙面平鏡任一鏡面反射的綠十字像會(huì)與分劃板雙十字刻絲的上十字處。不標(biāo)準(zhǔn)的情況有可能是載物臺(tái)或望遠(yuǎn)鏡光軸一者不水平甚至兩者都不水平，這時(shí)望遠(yuǎn)鏡發(fā)射的經(jīng)雙平面鏡反射的綠色十字像一般不在上十字處；也有可能是望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)雖然都不水平，但是望遠(yuǎn)鏡光軸和平面鏡相垂直，此時(shí)綠色十字像也會(huì)在上十字處，這種情況既要調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡也要調(diào)節(jié)載物臺(tái)，直至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。此過(guò)程需要不斷旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)。介紹這部分原理時(shí)，仿真軟件的自帶原理介紹顯得軟弱無(wú)力。

2 解決方法

學(xué)生存在疑問(wèn)的往往是載物臺(tái)和望遠(yuǎn)鏡光軸的幾何位置關(guān)系。借助3DSMAX軟件可以制作形象的三維動(dòng)畫，通過(guò)演示來(lái)說(shuō)明二者的關(guān)系。

針對(duì)載物臺(tái)的調(diào)節(jié)，需要先把雙平面鏡的短邊和其中一個(gè)調(diào)平螺釘對(duì)齊，從而使得望遠(yuǎn)鏡的光軸和另外2個(gè)螺釘在一條直線上，這樣一來(lái)，可以直觀地看到調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)也就是使二者平行，如圖1所示。

圖1 望遠(yuǎn)鏡光軸和載物臺(tái)平行狀態(tài)

通過(guò)動(dòng)畫演示，學(xué)生會(huì)明白在2個(gè)器件都不水平的情況下，只調(diào)節(jié)一者得到的是暫時(shí)的平行，所以要反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)（旋轉(zhuǎn)），同時(shí)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和載物臺(tái)才是有效的解決辦法。動(dòng)畫演示的載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)，能夠非常清晰地展示這一原理。

在望遠(yuǎn)鏡光軸和載物臺(tái)的2個(gè)調(diào)平螺釘調(diào)節(jié)水平后，我們將雙平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，再將雙平面鏡的一個(gè)面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡鏡筒，這樣一來(lái)，已經(jīng)調(diào)平的2個(gè)螺釘和未經(jīng)調(diào)節(jié)的螺釘與望遠(yuǎn)鏡光軸在一條直線上，此時(shí)只要點(diǎn)擊未調(diào)節(jié)的一個(gè)螺釘，就可以將載物臺(tái)調(diào)節(jié)水平了。這一原理通過(guò)三維動(dòng)畫可以非常直觀地展示，如圖2所示。

圖2 需調(diào)節(jié)一個(gè)螺釘使望遠(yuǎn)鏡光軸和載物臺(tái)呈平行狀態(tài)

3DSMAX軟件功能強(qiáng)大，制作動(dòng)畫簡(jiǎn)單。將之應(yīng)用于仿真實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)補(bǔ)充，能讓學(xué)生動(dòng)態(tài)、直觀地看到器材模型的各個(gè)側(cè)面，增強(qiáng)了其空間想象力；利用3DSMAX強(qiáng)大的動(dòng)畫功能直觀地表達(dá)實(shí)驗(yàn)器材各部件的功能、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和工作原理等，有效彌補(bǔ)了仿真實(shí)驗(yàn)的不足，收到了事半功倍的效果。

[1]王曉蒲，霍劍青.大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)V2.0[CP].北京：高等教育出版社，1999.

[2]王琦.新火星人——3DSMAX 5白金手冊(cè)（下）[M].北京：北京科海電子出版社，2003.

[3]賴廣森.使用3DSMAX軟件制作折光儀課件心得[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2006，24（1）：50～52.

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1671-1246（2011）07-0051-01

注：本文為徐州醫(yī)學(xué)院立項(xiàng)教改課題（Xjy0080144）