# “抽象—可视—探究”课堂实施手册

本手册配合老师给定项目文档实施，不替代或修改原申报稿。15个实验各有独立入口，按5个主题分类；FP、迈克尔逊与晶体可直接从首页或侧栏找到。打开根目录 `index.html`，可按关键词搜索、主题筛选或收藏常用实验，也可从课堂路径开始。卡片上的“液晶光阀”“倏逝能流”“弦的驻波”等按钮直接载入对应演示。首页“从波的合成开始”会进入单束演示，再依次观察第二束与合电矢量。进入实验后，侧栏支持搜索，上方可切换相关实验。课堂使用预设、暂停逐帧观察、调整参数，再核对公式；参数区提供撤销与恢复，便于返回上一组设置作比较。

## 每次实验的课堂流程（建议20分钟）

1. **抽象引入，3分钟**：给出核心关系式与模型条件，不先展示全部参数结论。
2. **独立猜想，2分钟**：学生在“实验记录”填写预测及依据。
3. **可视演示，4分钟**：教师选择基准参数，先让学生描述观察，再解释模型。
4. **参数探究，6分钟**：学生每次只改变一个参数，记录至少3组结果，保存截图。
5. **模型验证，3分钟**：用解析式或Python示例复核，检查单位、极限和守恒关系。
6. **解释反思，2分钟**：学生写出证据与结论；将未解决问题带入课后AI编程任务。

## 15个实验案例

| 案例 | 先问学生 | 推荐设置与预期观察 | 需提交的证据 |
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| 电磁波 | 固定位置与固定时刻看到什么？ | λ从780变390 nm；窗口内周期数加倍 | 同一窗口截图、E/B和正交关系解释 |
| 菲涅尔 | 反射率总随角度增大吗？ | n₁=1、n₂=1.5，p偏振约56.31°消反射；改1.33→1找全反射 | Rs/Rp/T、角度与能量守恒 |
| 拍频 | 包络变慢是否说明载波变慢？ | 同向模式f₁=2Hz、f₂=2.2→2.4Hz；正交模式比较0/±90/180° | 拍周期、合振幅上下界 |
| 方波合成 | 增加谐波会消除所有过冲吗？ | 5、15、30项比较 | 过冲高度与区域宽度 |
| 双缝 | 缝距加倍，条纹更密还是更疏？ | λ=550nm，L=1.5m，d=0.3mm时Δy≈2.75mm | 3组缝距和条纹间距、单缝包络 |
| 薄膜 | 接触处没有几何光程差，为何是暗？ | 先选多光束比较R=0.2/0.5/0.9，再选牛顿环比较中心膜厚 | 半波损失解释、r²与级次关系 |
| 多缝 | 相量如何解释缺级？ | 先选多缝模式，a=0.05mm，d=0.2mm，N=4 | 第4级位置与单缝首暗纹一致 |
| 艾里斑 | 两个点什么时候变成一个？ | 两点间距从2倍瑞利值下降到0.5倍 | 光强剖面、判据条件、μm数值 |
| 光栅 | 不同颜色能否朝同一方向传播？ | 比较2级600nm和3级400nm | 光栅方程、重叠方向、传播级次条件 |
| 偏振 | 圆偏振通过检偏器会完全消光吗？ | α=45°、δ=90°，扫描检偏角 | 恒1/2透射率与Jones解释 |
| 4f | 遮住频谱中心会发生什么？ | 全通→低通→高通；用同一图片 | 物面/频谱/像面及能量保留率 |
| 电光/声光 | 外场控制的是哪一个物理量？ | 电光比较0°与90°偏置；声光分别改变功率和频率 | 相位、效率、频移和偏转的区别 |
| 迈克尔逊 | 动镜移动与光程差相同吗？ | 532nm/540nm，行程10μm与60μm | 干涉图、反演谱、采样与分辨率解释 |
| FP标准具 | 两套圆环靠近后怎样区分？ | λ₁=589nm、Δλ=0.025→0.003nm，增加反射率与间距 | 圆环和径向剖面、FWHM及FSR变化 |
| 双折射晶体 | e光的k为什么不沿着光束？ | 正入射、光轴45°；再令nₒ=nₑ | k/S、出射方向、走离距离与波面 |

新增功能的逐项演示顺序与模型约定见[第一轮模型说明](../项目文档/升级记录-V3-老师第一轮.md)。

波的正交合成采用本课程教材约定：第一束沿x、第二束沿y，δ=φᵧ−φₓ=φ₂−φ₁（y相对x的初相位差）。点击“正交 +90°”为左旋，“正交 −90°”为右旋；等幅为圆偏振，不等幅为椭圆偏振。截面从+z端迎光看、x向右、y向上，分别呈顺时针、逆时针。0°、180°或仅一束有振幅时为线偏振，无旋向。可同时改变两束初相位，保持相位差不变，核对旋向不变。

## 课后基础作业

本轮演示入口见[教师第四轮说明](../项目文档/升级记录-V10-教师第四轮.md)：在波的合成中连续调节固定弦的2L/λ，比较真实受迫合成与不满足边界的虚线试形；信息光学先比较粗细结构与低通，再做图像相减和模糊→逆滤波；偏振板块按①→⑥演示液晶光阀。可把液晶光阀作为“电压—分子—偏振—明暗—像素图案”的教学赛题，用参数证据和模型解释评分。

杨氏双缝补充演示：先独立调L、R，确认双缝固定；点“可见度 · 衰减旁瓣”，逐渐加大光源宽度，比较“第一零点”和“第一旁瓣”；再点“玻璃 · 移纹”，慢慢增大厚度并追踪同一亮纹。最后点“宽角 · z轴 / 45° / 缝连线”，比较宽角二维图与中部剖线。可见度图横轴为源宽除以首次零点宽度，不是屏上位置；宽角β=90°为无挡板的理想点次波源侧视，普通长缝和挡板并不产生同样明亮的圆环。

已知波长550nm、屏距1.5m，要求学生通过仿真找到使条纹间距为2.75mm的缝间距；给出公式核算。然后保持缝间距不变，改变单缝宽度，解释包络变化。

提交：实验JSON、Markdown实验报告、1张图和至少3组参数记录。

## 课后综合作业（任选一项）

- **双缝与单缝包络**：建立完整模型，定位至少一个缺级，比较离散相量与连续公式。
- **迈克尔逊光谱反演**：选择两条波长，扫描动镜，完成干涉图到频谱；分析扫描行程、采样间距及窗口的影响。
- **4f空间滤波**：选用学生自己的图像，设计两种滤波器，记录能量保留与图像变化，并用Python复现一个剖面。

提交：源码、运行方式、实验存档、结果图、至少一项数值验证、AI使用记录。AI使用记录应包括需求提示词、初始错误、修正依据和学生自己的解释。

## 教师验收建议

让学生现场改变一个未预告的参数，先预测结果，再运行说明原因。代码可运行不等于学生已理解物理；结合口头解释和报告进行评分。评分规则及项目目标统计见《教学评价与评分量规.md》。

## 资源分发

离线HTML适合学生手机、平板或电脑查看交互实验；浏览器是否允许从课程平台直接打开HTML取决于平台设置，可下载后打开。完整ZIP适合学生本机运行Python。局域网授课方式见根目录《使用说明.md》。