基于Flash技术的虚拟近代物理实验研究

武艳玲

(吕梁学院 汾阳师范分校，山西 汾阳 032200)

近些年以来，虚拟实验技术发展在国内外科学研究方面取得了相当成就.包括我国清华大学等高等学府在内，纷纷建立了多种学科虚拟实验室.当然，实验的目的是为了能够提高实践能力.虚拟实验尽管无法与真实实验相比，但是却能够在数据方面提供帮助.为此，在实验数据获取上，虚拟实验可以作为真实实验的有效补充.

1 虚拟实验概述

虚拟实验对实验者而言属于一种有效安全保障，实验操作中的重要目标之一是能够提高实验者的动手能力，虚拟实验存在明显缺陷，无法与真实实验之间进行比较.除此之外，虚拟实验通常情况下是在一定数据基础上的，以此，实验结果能够有效预测.虚拟实验操作环节下并不会产生反常情况.针对实验过程中产生的问题以及解决方法中存在的缺陷，需要给予相应补充，确保其能够与真实实验彼此之间不会有太大差别[1].

结合实际情况，不同软件都能够被应用在虚拟实验方面的技术探究.例如VRML可以形成三维模型，且能够对建模提供相应功能，当前阶段主要被应用在多种虚拟实验开发方面.其中LabVIEW的系统功能比较强大，虚拟仪器构建能力较强，当前主要被应用在物理虚拟设备方面.除此之外，3D MAX以及JAVA技术都能够应用在虚拟实验的建设中.

Flash具有良好图形以及动画设计能力，能够对虚拟实验技术开发形成效果，并可以提高实验操作能力.Flash软件拥有高超的人机互动性能.IE内嵌技术则可以让Flash发布相关作品并能够直接通过网络进行浏览.现在部分高校中也开展了虚拟物理实验的相关技术开发，但是当前针对此的理论报告相对较少.为此，本研究根据实际情况对近代物理虚拟实验实施探究[2].

2 近代物理虚拟仿真系统关键问题分析

仿真系统的建设、实验模拟以及面向对象编程等方面的设计，都属于本研究之中尚待解决的关键技术.

2.1 实验结果需要体现出真实性

虚拟仿真系统需要可以对物理实验结果实施仿真，并获得相应数据.

2.2 实验需要体现出真实性

形成具有逼真性特点的虚拟实验环境，可以帮助人们产生身临其境之感.真实性的感受是在实际操作以及实验环节中形成的，重点是在操作的真实性.虚拟实验对象以及相关人员能够利用鼠标完成相关互动操作，虚拟实验环境条件下，操作者能够借助实验仪器等完成相关步骤的技术操作，符合学生思维以及相关操作，人们则能够更加轻松地完成虚拟实验操作[3].

2.3 虚拟实验研究需要具有互动性

虚拟实验更加应当看重对真实实验方面的模拟.为此，研究者应当利用虚拟实验方式完成相关操作，还应当对系统实施及时有效的信息反馈.

虚拟实验资源库形成过程中还应当充分考虑实验过程设计，加强对实验内容的推演分析，并注重能够实现科学规律，充分满足人们的认知与理解水平.加强采取现代化技术方式融合到实验之中，并能够为实验创造良好环境提供帮助，进一步增强实验真实性水平.虚拟仿真实验系统之中可以完成对近代物理实验方面的模拟，并获得有效数据.

3 虚拟近代实验开发采取的主要方式

以“改革教学手段和方法，使现代信息技术教学手段在教学理念、教学内容及教学效果中起到应有的作用”为准则，进行探讨.当前阶段，虚拟近代实验技术研究中主要可以划分为4个方面：

3.1 数据采集与分析

当前阶段，虚拟实验方面进行重现往往需要结合实验数据.为此，在开展虚拟实验方面的设计过程中，应当进行实验数据的准备，包括搜集各类型实验结果.此外，也需对相关结果进行还原.因为虚拟实验并非是简单对数据的重现，而是通过拟合多元化方法，实现编程和还原.在数据采集以及分析过程中，部分曲线并不能够直接通过拟合方式完成还原，并完成数据结果的有效组成.借助Flash之中有关绘图方面的函数，可以完成曲线呈现[4].假设实验现象通过借助具体图像方式表现，则应当记录具体数据.

3.2 虚拟实验仪器的技术开发

在进行仪器设计与开发环节中，可以划分为两个方面：包括仪器界面以及仪器功能方面.

第一，Flash软件本身拥有十分强大的图像设计能力，可以被应用在仿真仪器技术开发中.第二，按照仪器方面的技术调节形式，可以对其中的器件等进行动画模拟操作，目的是为了改善实验过程中所有器件位置的自由移动.因此，需要对所有器件进行定义，并形成多种类文件，且在此过程中需要对器件功能以及相关AS文件形式实施定义.图1为塞曼效应仿真测试，目的是要实现测试中所有器件都能够结合实际设计在任意条件和位置上.随后需要在Flash文件之中实施有效调用[5].

图1 塞曼效应仿真

图2 智能虚拟设备界面图

所有器件之中的光源按钮均需要采取磁场2类状态的设计，即对2类偏振状态的调节设计.其中偏振片位置上所设计的按钮也应当具有2类状态.

程序之中借助侦听设备所在位置设定对应的结果，这其中部分器件根据相应次序完成排列，并呈现对应结果.在加上磁场的情况下，产生分裂条纹，实施调解偏振片的过程中将会形成π以及α条纹.图2是按照ZKY-FH-2智能虚拟设备，则系统界面以及真实设备之间完成仿真，所有按钮所具有的功能性以及可操作性都能够与实际情况相一致[6].

3.3 虚拟实验现象的仿真模拟

虚拟实验模拟的过程中应当形成真实感，这也是开展实验研究过程中需要充分考虑的问题.在真实实验环节将会产生多种误差，包括系统误差以及随机误差情况.这些误差将会造成实验结果产生改变，也将会造成不可控现象出现.为此，在虚拟实验化解之中模拟误差情况也同样应当进行设计.一般而言，虚拟实验则能够结合程序方式完成设定，并选择与之相对应的条件完成实验设计.

研究过程中分析了在塞曼效应条件下的多种实验结果干涉条纹情况.实验中应当同时具备相应条件，主要包括光源无外加磁场以及相应条件.借助Flash技术条件能够充分利用if语句的方式完成相应嵌套的编程与设计.在进行条纹方面的显示过程中，条纹间距同样需要按照真实数据完成设计.这样就能够在一定程度上为后续技术开发提供帮助.

在开展虚拟实验的过程中，所表现出来的是一种在极板电流条件下呈现的一种曲线变化，此曲线将会根据具体条件的变化而进一步产生改变.曲线无法通过函数形式展现，为此需要借助真实数据情况完成数据还原.在具体实验过程中，还需要多用数据作为呈现实验现象方面的重要依据.

3.4 数据测量及模拟

在虚拟实验过程中，重要步骤之一就是对实验数据实施测量.通过对真实实验情况进行分析，形成数据测量界面.同样，该界面也是虚拟实验实现人机交互方面的关键环节.例如，在真实塞曼效应实验阶段，通过测量干涉圆环条纹两侧坐标来确定圆环直径[7].

虚拟实验研究方面，同样也能够模拟类似方式.在界面之中，一侧位置上采用的是DataGird组件之中相关数据表格，并以此存储数据内容.并且另一侧属于条纹图形，能够利用鼠标点击方式确定某一点的x坐标.同时，按照坐标完成程序换算，最终可以确定距离值.测量环节，由于组件之中设计了侦听的部分，可以点击激活“圈左”、“圈右”功能.随后，在界面中条纹数据图形区域之中则可以利用点击测量条纹两端的位置，获得数据，并添加表格.

4 结语

虚拟近代物理实验研究中对虚拟实验集成问题实施分析，并借助VRML形成三维虚拟实验室集成环境，对已经开发完成的实验采取无缝嵌入.通过真实实验，具体测量的是干涉圆环之中条纹坐标，并因此可以测量圆环直径.结合此项数据，形成虚拟实验，并在此过程中模拟了真实实验方法.希望通过本研究能够对我国近代物理实验技术研究提供借鉴和帮助.