光柵衍射與相控陣雷達結合的教學案例探索

崔慧娟 陳曦

摘 要 光柵衍射是光學教學中重要的章節，是對多縫干涉和單縫衍射的綜合運用。但是教學過程中會出現教學過程枯燥、教學內容晦澀難懂等問題，這極大地影響了教學效果。本文基于光柵衍射的基本公式，以實際工程應用相控陣雷達為案例，融入課程思政，同時結合Matlab仿真，具體形象地展示了光柵常數、縫寬、衍射角對衍射光譜的影響，以及相控陣雷達的基本原理與以上各因素的聯系，在學習知識的同時讓學生掌握了相控陣雷達的基本原理。本次教學探索對于光柵衍射教學知識點的教學、思政、實際問題的解決都具有重要的意義。

關鍵詞 光柵衍射;Matlab仿真; 相控陣雷達

1 研究意義

光柵衍射是大學物理光學教學中的重要部分，與干涉和偏振并列為光學教學三大模塊。衍射光柵是通過規律的光學結構，使得入射光的振幅和相位受到周期性的調制[1，2]的光學器件。衍射光柵是對多縫干涉和單縫衍射知識的綜合應用，對于學生知識的掌握要求較高。然而光柵衍射缺乏較為直觀的課堂展示，學生普遍地認為晦澀難懂。同時該部分知識與實際生活中的案例偏離較遠，學生不能直觀的感受和理解，教學效果不佳，學生掌握度不好。本文基于以上考慮，以國防科技中的相控陣雷達作為問題的引入，從光柵衍射的基本知識出發，結合數學軟件Matlab仿真計算，將光柵衍射的知識形象化、應用化。知識講解貫穿于實際問題的解決過程，增強教學效果。我們了解到，之前有許多的學者也對光柵衍射進行了不同仿真研究工作[5-9]，但是基于相控陣雷達研究的仿真較少。通過本次教學探索，學生對于光柵衍射知識的掌握普遍提升。同時，在課程教學過程中將配有相控陣雷達的遼寧艦作為課堂引入，展示我國軍事強國和科技強國的形象，有機融入課程思政，提升學生的民族自豪感和榮譽感。