虛擬現實技術在光學實驗的應用探討

李威

摘 要：隨著信息技術的高速發展以及科學技術的不斷進步，在我國的教育方面如何更好地提高教育質量，并且利用不同的技術達成光學實驗中的教學效果，已經成為了很多人員目前所思考的問題之一。特別是將虛擬現實技術應用到實驗中能夠提高實驗的整體研究效果，并且培養學生的研究能力以及綜合素質。但是從目前的實際發展而言，如何將虛擬現實技術應用在光學實驗中，仍舊存在著很多問題。本文的主要目的就是針對這些問題進行解決，更好的將虛擬現實技術應用在光學實驗中。

關鍵詞：虛擬現實技術；光學實驗；應用探討

引言

所謂虛擬現實技術，其主要指的是人們借助計算機技術以及相關的硬件設備來構建的虛擬幻境，其中幻境是通過人們的視覺、聽覺、觸覺等等不同的感覺進而覺知到的東西。虛擬現實技術，也可以說是由三維交互式計算而生成的模型，這種模型可以模擬現實生活。為人們的發展以及科學研究帶來更多的積極影響，當前利用虛擬現實技術已經與多種學科進行融合，并且取得了相對于不錯的成果，無論是在心理學、控制學或者是數據庫的設計中，都應用了這種技術來不斷地進行創新和發展。

一、虛擬現實技術在光學實驗中的作用

將虛擬現實技術應用的光學實驗的過程中，能夠在實驗室內建立光學實驗的仿真系統，無論是學生或者是教師，都可以在這一系統內完成不同的實驗項目和傳統的光學實驗不同，在以往的光學實驗過程中，經常會出現器具的磨損、摔壞等等不同的情況，這些情況都會造成資金的損害，而利用虛擬現實技術所存在的光學器件，這不會出現磨損或者摔壞的情況，這些情況都更加有利于光學實驗的創造和發展，同時利用虛擬現實技術，還能夠在進行光學實驗的過程中，從創造一個更加真實的實驗條件，比如說在光學實驗中最經常需要的按時條件。以往在進行光學實驗時，會遇到很多抽象化的實驗，這些抽象化的實驗難以讓學習者快速的看到實驗現象，更難以讓學習者快速地完成實驗學習實驗所應該得到的知識，而利用光學虛擬實驗系統，則可以把相對于抽象且復雜的實驗進行簡單化，這種方式不僅僅能夠讓學習找快速地看到實驗現象，并且能夠快速的獲得實驗知識。通過在光學虛擬實驗系統中所出現的虛擬光學器來進行實踐操作，能夠提高學生在學習光學實驗的過程中其操作的能力。在利用光學虛擬實驗系統進行實驗之后所生成的實驗數據以及處理數據及誤差相對于傳統的光學實驗更小，并且能夠自動進行誤差分析，凈生成實驗報告，能夠減少人們所需完成的工作量，并且提高實驗的實際效率。基于虛擬現實技術所完成的光學仿真實驗系統，不僅僅具有操作簡便，且實驗效果相對逼真的優點，同時利用這一方式還能夠促進學生的動手操作能力，以及鍛煉學習者在學習光學實驗的過程中，其自身的創新設計能力。

二、虛擬現實實驗系統實現及具體應用

在利用虛擬現實技術完成光學實驗的過程中，可以利用所給予的虛擬實驗環境，清楚地觀察到在實際光學實驗中所用到的所有不同分光計以及相關的實驗儀器，在這種環境下，作為實驗的工作人員可以通過不同的方式無限制地接近光學儀器，并且完成操作。同時作為實驗人員還可以對光學儀器進行實際拆卸以及組裝，加速實驗人員對于光學儀器的了解和認知，這種方式能夠快速提高實驗人員對于光學實驗知識的深入研究。在傳統的光學實驗過程中，存在的最嚴重的問題之一就是很多實驗者對于光學儀器的各個部件并不夠了解，進而導致在實際實驗中出現失誤，而利用虛擬實驗環境，則可以對于光學儀器進行非常準確的了解，并且對于不同的零件進行分析，能夠準確地認識到不同的零件在這一實驗中所起到的作用。同時在虛擬實驗環境中，實驗人員還可以通過對反光鏡的調節，實現分光計，望遠鏡筒與平行光管的共軸調節，這種方式能夠讓實驗人員看到更多的實驗現象，并且還可以同時進行其他操作，可以達成光學實驗的不斷創新，甚至發現到其他以往難以發現的實驗現象，這對于光學實驗的發展而言十分重要。

三、虛擬現實實驗系統效果

以往在進行光學實驗的過程中，經常會出現由于實驗設備本身的價格過貴，或者實驗場地以及教學經費不足等等不同的情況，而導致實驗難以快速且有效的完成，甚至導致很多實驗都只僅僅是利用多媒體或者是利用書本進行分析，這些問題都導致了我國在光學實驗中難以進行更多的創新，并且得到更多的研究成果。而利用虛擬現實技術則可以改變這一問題。在使用虛擬現實技術進行光學實驗過程中，最大的優點就是不再局限實驗的地點，實驗的方式以及實驗的場所，利用虛擬現實技術，即使是在家里，同樣可以完成各種不同的實驗，并且給人帶來非常真實的實驗體驗，讓實驗者能夠對與實驗內容理解得更加透徹，同時發現更多的實驗數據。在光學實驗過程中還出現了另外一個嚴重問題，就是有些實驗因為其本身具有危險性或者其他因素難以進行攻克，而利用虛擬學技術則可以改變這一問題，因為虛擬實驗技術不會對人體造成實際的傷害，并且能夠幫助人們完成這些本來難以實際操作的實驗，發現我們以往沒有發現的科學現象，為光學實驗的突破以及創新做出新的貢獻。在實際利用虛擬現實技術中，還能夠對光學實驗中的各種不同現象進行多次分析，保證數據的可靠性和準確性，為我國光學實驗的研究提供更加堅實的數據基礎。

結語

綜上所述，利用虛擬現實技術，可以在研究實驗的過程中，建立一個光學實驗的仿真系統，這種系統不僅僅能夠位于實驗提供更多的實驗環境，同時也可以保證實驗者在進行實驗的過程中，不受到時間以及地點的限制，來幫助實驗者更加快速的提高實驗質量和實驗效率，同時也能夠有效地減少實驗在使用的過程中其運營成本的資金。隨著社會的發展以及虛擬現實技術的不斷提高利用這一技術不僅僅能夠為光學實驗起到一個輔助作用，同時也是光學實驗室在建設以及改革的過程中一個重要方向，這對于我國光學實驗研究有著非常大的應用價值以及發展前景，能夠為我國光學實驗帶來更多更加積極的創新力量。

參考文獻：

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