基于LabView牛顿环虚拟实验平台设计

翻转课堂、ＭＯＯＣｓ以其全新的教育思想观念、 新型的教与学方式和教学模式，受到全球教育界的 热烈追捧，基于Ｆｌａｓｈ，ＬａｂＶＩＥＷ，Ｕｎｉｔｙ３Ｄ等平台， 开发虚拟仿真实验项目成为研发的热点 ．常 规 的牛顿环实体实验，受实验相干参数多、干涉条纹变 化不明显、不易观察等影响，致使操作中难以直观、 充分展示实验的全部特征，特别是不能呈现光的粒 子性；另外，受时空制约，学生无法进行针对性的实 验预习、重点重复操作和复习，直接影响了实验的操 作学习效果 ． 本文依据光的干涉理论，基于ＬａｂＶＩＥＷ 语言， 设计虚拟仪器的前面板和后面板程序，开发了牛顿 环虚拟实验平台，学生如同使用真实仪器一样，可动 态直观地观察分析各输入参量的变化对干涉图案的 影响，且可弥补真实实验操作内容的一些不足．

在一块光平的玻璃板上，放一曲率半径 Ｒ 很大 的平凸透镜，当平行光束垂直射向平凸透镜时，在透 镜表面可以观察到以接触点为中心的同心圆，称为 牛顿环，它是一种由“环状劈尖”形成的等厚干涉现象。由此可知，合光强与介质的折射率ｎ，平凸透镜 的曲率半径Ｒ，入射光的波长λ，透镜顶点与平面玻 璃间的距离ｅ，某 一 级 干 涉 条 纹 的 半 径ｒ等 直 接 关 联，基于此确定了基于 ＬａｂＶＩＥＷ 牛顿环虚拟实验 自教学平台的设计流程框图。

基于ＬａｂＶＩＥＷ 牛顿环虚拟实验平台的设计目 的是对经典物理现象“牛顿环”的虚拟仿真再现，包括 用连续线和离散点对牛顿环的干涉条纹进行了直观 展示，分为虚拟仪器的前面板和后面板程序设计。主界面右半部分为实验理论介绍部分，前面板 首先采用对 Ｖｉ所在的当前路径拆分两次作为基路 径以及通过对相对路径的引用实现主界面图片信息 路径的引入，路径信息引入后，采用顺序结构，首先将图片引 入图片路径，然后通过对属性节点的引用将图片变 换，最终将图片进行绘制．实验平台的前面板右半部分下 方是“折射 率、半 径、顶 点、波 长、图 形 宽 度、光 点 个 数”和“连续线／离散点”７个不同形式的参数输入 “旋钮”和“滑杆”控件；右半部分上方是牛顿环形成 图案的３个模拟“输出窗口”，即光强输出采用“波形 图／强度图／三维曲面图”控件，来显示牛顿环图像，在某一ｙ处ｘ 方向的曲线图、二维等高图和三维曲 面图分布． 后面板利用两层“ｆｏｒ循环”进行嵌套，当输入参 量变化时，利用每层循环内嵌入的公式节点内编写 的函数关系，组合产生一个一维数组，将产生的“数 组”及“数组２”两个一维数组通过“替换数组子集” 控件链接成一个二维数组即得到的模拟光强数（Ｉ） 数据暂存。