時間：2022-02-18 22:37:42
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大家都知道，光的直線傳播、光的反射及光的折射是光學(xué)中三條最基本的規(guī)律，也是光學(xué)知識中最重要的規(guī)律，它們在日常生活中有比較廣泛的應(yīng)用。下面就向大家介紹幾個利用身邊簡單的器材、人人可做的妙趣橫生的光學(xué)小實驗，希望能激起大家的學(xué)習(xí)興趣，提高實驗探究能力與創(chuàng)新思維能力。并運用光的傳播三條基本規(guī)律解釋實驗中出現(xiàn)的非常有趣的奇妙現(xiàn)象。
⒈ 有趣的小孔成像
根據(jù)光在同一種均勻的物質(zhì)中是沿直線傳播的這一原理，光源發(fā)出的光通過小孔可在屏上形成倒立的實像，此即為小孔成像。
在一塊不透明的硬紙板上打7個小孔，在板前放一支點燃的蠟燭，這時我們就會發(fā)現(xiàn)在板的另一側(cè)的光屏上形成了7個倒立的燭焰的像。請大家在光屏上畫出燭焰通過小孔所成像的位置，你就會覺得趣味無窮。
根據(jù)光在同一種均勻的物質(zhì)中是沿著直線傳播的原理可知，來自物體的光通過小孔后可在光屏上形成倒立的實像，這就是我們經(jīng)常所說的小孔成像。這是我們的祖先早在兩千年前就發(fā)現(xiàn)了的奇妙現(xiàn)象。再如，在夏季白天濃密的樹蔭下，我們可以看到許許多多圓形的亮斑，就是太陽通過濃密的樹葉間形成的小孔成像在地面上所致，并且這些亮斑的形狀是圓的，此像與樹葉間形成的小孔的形狀無關(guān)。
⒉ 趣味無窮的黑體小實驗
找一張你所能找到的你認(rèn)為最黑的紙及一只內(nèi)壁是白色的瓷杯，把黑色紙剪成一張比杯口略大的紙片，覆蓋在上述白色瓷杯的杯口上。然后用膠帶把紙片與杯口的邊緣要密封嚴(yán)實。再用針尖或筆尖在紙片中心扎一個極小的孔，然后把它放在燈光下觀察，這時奇妙的現(xiàn)象出現(xiàn)了初中物理論文，你就會感到這個小孔比黑色的紙還要黑一些。同學(xué)們，你知道這其中的奧秘嗎？下面我們就對這個問題做一簡要的解釋。
這是因為沒有任何黑色的物體是完全黑色的，它們只是一種很暗的灰黑色，而被黑紙覆蓋的杯子卻近似一個黑體，即一個可以吸收所有輻射的物體。也就是說，從小孔中射進的光只有在杯子里面經(jīng)歷無數(shù)次反射后，才有可能從杯出，并且發(fā)生這種情況的概率很小，因此可以認(rèn)為：幾乎沒有任何輻射能夠逃出小孔，于是看上去它會比黑紙更黑。
⒊ 用水來點火
眾所周知，水火相克，水能滅火。殊不知水也能“點火”呢！大家乍一聽用“水”點火，可能會覺得不可思議，然而這確是不爭的事實，這是運用了凸透鏡的聚焦原理。不信嗎？你可以親自動手做一做下面的實驗看一看。
大家都知道，凸透鏡對光有會聚作用。同學(xué)們，你的爺爺、奶奶所戴的眼鏡就是一副凸透鏡，俗稱“老花鏡”。請你拿一個“老花鏡”放在書本上方適當(dāng)?shù)奈恢?，你就會發(fā)現(xiàn)它具有放大鏡的作用。把一個凸透鏡放在太陽光下，由于它對光有折射作用，因此可以把照射在它上面的太陽光會聚于一點，適當(dāng)?shù)厣舷乱苿油雇哥R，可在地面上形成一個既小又亮的光斑，此點即為凸透鏡的焦點。若把紙片或火柴頭放在凸透鏡的焦點上，經(jīng)過凸透鏡聚焦后的太陽光，不一會兒就可以把紙或火柴頭點燃。
因此如果用水制作一個凸透鏡，同樣可以使放在其焦點上的紙片或火柴頭點燃cssci期刊目錄。“水凸透鏡”的具體做法如下：把一根稍粗一些的鐵絲彎折成一個圓圈，在這個圓形的鐵絲圈上蒙上一層透明的塑料薄膜，薄膜越透明實驗效果越好。薄膜與鐵絲圈之間可以用膠帶粘牢。然后在薄膜上倒入適量的水，在水的壓力的作用下，薄膜會慢慢地下墜，這樣就形成了一個水凸透鏡。這個水凸透鏡把照射到它上面的太陽光聚焦后就可以點燃火柴頭或紙片。
根據(jù)上述實驗結(jié)果，大家不難理解，每當(dāng)雨后天晴、艷陽高照的時侯，種植大棚蔬菜的農(nóng)民朋友為什么必須立即清除淤積在塑料大棚上的積水。這是為了防止大棚內(nèi)的蔬菜被會聚的太陽光灼燒致死。同時也不難想到在大森林里旅游觀光時，千萬不可隨意丟棄塑料袋或飲料瓶，這不僅會污染環(huán)境，還由于塑料袋或飲料瓶一旦進入雨水后，很容易形成一個水凸透鏡，由于它對太陽光具有會聚作用容易引發(fā)森林火災(zāi)，其后果不堪設(shè)想。
由此不難推知，也可以利用冰塊磨制一個冰凸透鏡，用它在沒有火種的情況下，利用太陽光來采集火種。請大家不妨親自動手做一做上面所說的兩種凸透鏡，你就會覺得趣味無窮、妙趣橫生。
⒋ 讓光線彎曲
眾所周知初中物理論文，光在同一種均勻的物質(zhì)中是沿直線傳播的。那么光在同一種非均勻的物質(zhì)中是否也是沿直線傳播的呢？大家一定想急于知道結(jié)論，只要你做一下下面的有趣小實驗，就會明白了。
將清水注入玻璃槽里，并加入大量的白糖，不要攪拌，讓白糖自然溶解。將一束很細(xì)的光（最好是激光）射入水槽中，從槽的側(cè)面觀察，就會看到光線向槽底部彎曲，并且越向底部光線彎曲的越顯著。如圖所示。
這是由于沒有攪拌，糖溶液的濃度隨著深度的逐漸增加而增大，溶液的折射率也隨深度增加的緣故。在溶液的上部，由于折射率小，光線彎曲得不顯著。而且越到溶液的底部，折射率越大，光線彎曲得就越顯著。此小實驗有力地說明了光沿直線傳播的必要條件是：均勻的同種介質(zhì)中。
⒌ 妙看光的色散
取一個平面鏡，放在盛有水的盆子之中，再用另一面鏡子把太陽光反射入室內(nèi)，并斜射入盆子里的水中，再經(jīng)盆子里面的鏡子反射到白色的墻上，這時我們就會看到墻上出現(xiàn)了由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光組成的彩色光帶。這就是光的色散現(xiàn)象。這種奇妙的現(xiàn)象是由世界著名的科學(xué)家牛頓于1666年首先發(fā)現(xiàn)的。雨后的彩虹的形成就是太陽光發(fā)生色散的結(jié)果。
1引言
隨著空間技術(shù)和軍事技術(shù)的發(fā)展需要，探測儀器的分辨率要求越來越高。在深冷的條件下，當(dāng)需要探測的目標(biāo)信號十分虛弱時，探測儀器的背景輻射主要來自儀器本身的光學(xué)系統(tǒng)和支撐結(jié)構(gòu)，探測儀器靈敏度嚴(yán)重受到系統(tǒng)本身輻射的影響，為減少這一熱噪聲，冷卻光學(xué)系統(tǒng)是必需采用的方法。只有把光學(xué)系統(tǒng)冷卻及其相關(guān)部件冷卻到一定程度，才能有效地減少背景光子的通量，發(fā)揮背景極限探測器的功能，大大提高探測器靈敏度。在低溫狀態(tài)下工作的光學(xué)系統(tǒng)需要解決一系列新問題，這些新問題涉及材料特性、光學(xué)元件單元及系統(tǒng)整體性能變化、光學(xué)元件變形、低溫污染等等，這就形成了一門新興學(xué)科——低溫光學(xué)。
自上世紀(jì)七十年代開始，美國首先對低溫光學(xué)技術(shù)進行探究，最初主要用于各種觀察、測量系統(tǒng)，例如低溫紅外望遠鏡、空載干涉儀器等。從機載、球載到星載，大多數(shù)系統(tǒng)都成功有效地完成了對外空的各種探測任務(wù)。歐洲一些國家也對低溫光學(xué)系統(tǒng)的觀察儀器進行了探究。國內(nèi)起步于上世紀(jì)八十年代末，由于國內(nèi)航天及其國防事業(yè)的發(fā)展要求有高靈敏度的探測器，而這些儀器將不可避免地用到低溫光學(xué)系統(tǒng)。
我國的未來光學(xué)遙感系統(tǒng)采用了十幾個光學(xué)元件，這些系統(tǒng)要求冷卻到150K，并且對光學(xué)元件的控溫范圍要求非常嚴(yán)格，因此就需要研制一套低溫真空實驗裝置對相關(guān)的光學(xué)元件進行低溫實驗。
2系統(tǒng)實驗裝置的建立
該光學(xué)系統(tǒng)的最主要部件之一是動鏡裝置部分?；诜瓷溏R的溫度要冷卻到150K并對反射鏡的變形進行探究的目的，就需要建立一套高真空和低溫應(yīng)用的實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)還要滿足進行其它光學(xué)元件的低溫實驗需要。系統(tǒng)實驗裝置由真空機組、低溫真空腔體、防振系統(tǒng)、測量裝置等主要部分組成。
2.1低溫真空腔體設(shè)計
低溫真空光學(xué)實驗裝置系統(tǒng)示意圖如圖1所示，1-機械泵2-預(yù)閥3-分子泵4-高閥5-銅帶6-低溫真空腔7-直線電機8-電源9-被測量光學(xué)系統(tǒng)10-ZYGO干涉儀11-光學(xué)窗口12-監(jiān)控計算機13-溫控電路14-鉑電阻15-電熱器16-液氮箱17-活性炭18-氮氣19液氮20低閥。低溫真空腔體是實驗系統(tǒng)的核心部分，其示意圖見如圖2，1—抽氣管2-液氮桶3-上腔體4-銅帶5-引線出口6-支撐平臺7-下腔體8-電機支撐9-梯形支撐10-光學(xué)窗口11-O形圈12-動鏡支撐框架13-O形圈14-活性炭15-出氣管16-進液管。腔體總高461mm，外殼直徑284mm。內(nèi)有圓柱形液氮容器，可以儲存液體約4升。其中的光學(xué)元件支撐框架是專門為動鏡設(shè)計的，其高度177mm。整個腔體可以測試直徑小于250mm,高度小于200mm的各類反射鏡和光學(xué)元件。
液氮桶下面用銅帶接光學(xué)元件裝置，當(dāng)液氮桶灌注液氮后，冷量通過銅帶傳導(dǎo)給光學(xué)元件裝置。下腔體的石英玻璃光學(xué)窗口直徑為64mm.光學(xué)元件支撐結(jié)構(gòu)由支撐平臺和固定夾板組成。用固定夾板是為了防止光學(xué)元件框架移動，并保證光線垂直射到動鏡表面上。由于動鏡需要電機驅(qū)動，而電機的發(fā)熱量為3-5W，而這部分熱量輻射對動鏡有很大影響，因此就用導(dǎo)熱率較高的紫銅支撐把一部分熱量盡可能的傳遞給系統(tǒng)外部。由于光學(xué)元件裝置部分需要冷卻因此就需要盡量避免它和外界和腔體傳遞熱量，因此就考慮用梯形支撐，由于梯形支撐壁很薄，就起到了很好的隔熱功能。
2.2真空抽氣系統(tǒng)和活性炭處理
真空抽氣系統(tǒng)由機械泵和分子泵組成。由于ZYGO干涉儀器對震動非常敏感，在光學(xué)測試的同時，關(guān)掉機械泵和分子泵。在關(guān)掉機械泵和分子泵的期間，還要維持真空腔體內(nèi)的真空，故考慮在腔體內(nèi)加活性炭以維持腔體內(nèi)的真空度。為了去處活性炭中的水汽和其它氣體，需要對其進行烘烤預(yù)處理?；钚蕴吭诩庸さ臅r候已經(jīng)固定于上組件中，所以把整個上組件放在DZF-6210真空干燥箱中，在溫度為100°C，烘烤約48小時使得真空度穩(wěn)定在0.1Pa，然后再做真空低溫實驗。
2.3ZYGO激光平面干涉儀器
非平面的光學(xué)元件可以用He-Ne儀器進行光學(xué)測量，而平面型光學(xué)元件只能用ZYGO干涉儀如圖3進行測量，由于ZYGO干涉儀器對震動非常敏感，因此就需要防震辦法。如圖3為ZYGO激光平面干涉儀及其防震裝置。
3關(guān)鍵部件的分析和設(shè)計
3.1光學(xué)窗口的有限分析
干涉測量的光線要通過窗口，所以就要考慮窗口的厚度對測量誤差的影響，應(yīng)盡可能使光學(xué)窗口厚度最小，同時還要能承受外部一個大氣壓的功能。在外部一個大氣壓，內(nèi)部幾乎為真空的條件下，綜合考慮窗口折射帶來誤差的影響和其強度的大小，要求石英玻璃窗口的最大變形小于一個波長λ（λ=0.53μm）。
通過ANSYS軟件建立動鏡的有限元模型，并施加邊界條件，改變動鏡的厚度，進行變厚度有限元分析。如圖4-圖6是其中比較有代表性的三個分析結(jié)果。從有限元分析結(jié)果可以得到不同厚度玻璃窗口最大變形比較。光學(xué)窗口厚8mm時其最大變形0.989μm遠超過一個波長，當(dāng)其厚度從10mm變到12mm,起最大變形都小于一個波長，但是變化值并不大。窗口厚度變大，其折射帶來的誤差就大，為了保證其強度，綜合這兩個因素選擇10mm厚，徑厚比為6.4∶1的玻璃窗口。
3.2梯形支撐的設(shè)計
梯形支撐是連接真空腔體和支撐平臺的關(guān)鍵部件，如圖7為其示意圖,圖中為熱端溫度，為冷端溫度。它一方面要求滿足盡量減少導(dǎo)熱，起到“絕熱”的功能，另一方面又要求其強度能滿足實驗的要求。
由公式4可以看出傳熱量和材料屈服強度和材料導(dǎo)熱系數(shù)之比成反比。欲使傳熱量越小，就應(yīng)該選擇越大的材料，即材料的屈服強度盡量大，材料的導(dǎo)熱系數(shù)盡量小。由文獻[2和[3并且考慮到加工成本經(jīng)濟性，選擇不銹鋼作為梯形支撐的材料。并計算選取梯形支撐的壁厚1mm。參閱金屬材料數(shù)據(jù)庫可得到不銹鋼的低溫導(dǎo)熱系數(shù)，對溫度區(qū)間20K∽300K進行擬合可以得到不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)擬合公式如圖8所示。即
在設(shè)計載荷為500N,平安系數(shù)取1.5,不銹鋼的屈服強度為210MPa,支撐高度為0.046m,高溫端為300K,低溫端取150K。由公式（4）計算得漏熱量為0.042W,可以忽略不計。
4小結(jié)
現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展對觀測和成像設(shè)備的工作波段和空間分辨率都有很高的要求，低溫真空技術(shù)越來越受到關(guān)注。本文探究了小型低溫光學(xué)實驗裝置的相關(guān)技術(shù)。重點討論了真空低溫腔的結(jié)構(gòu)、光學(xué)窗口影響及其有限元分析和梯形支撐的設(shè)計，并給出了實驗裝置的系統(tǒng)示意圖，對相關(guān)技術(shù)進行了探索，為近一步的低溫光學(xué)探究打下了基礎(chǔ)，并在以后的工作中不斷完善。
參考文獻
[1楊世銘陶文銓《傳熱學(xué)》（第三版）高等教育出版社1998
[2馬慶芳芳榮生項立成郭舜《實用熱物理性質(zhì)手冊》中國農(nóng)業(yè)出版社1986
2工作原理
行星光學(xué)遠程著陸模擬器主要由圖像模擬生成系統(tǒng)和圖像接收處理系統(tǒng)組成(見圖1)，其中圖像模擬生成系統(tǒng)擬在成熟的商用投影儀基礎(chǔ)上，采用重新設(shè)計的投影鏡頭，以數(shù)字微鏡陣列(DigitalMicro-mirrorDevice，DMD)作為動態(tài)景象生成器，將其投影到無窮遠處，即模擬無窮遠目標(biāo)(遠程著陸)。圖像接收系統(tǒng)利用成像鏡頭對圖像模擬生成系統(tǒng)形成的模擬目標(biāo)進行成像，通過CCD采集和圖像采集卡將圖像存儲在PC機上，并進行解算。
3技術(shù)要求及指標(biāo)分析
3．1技術(shù)要求行星光學(xué)遠程著陸模擬器系統(tǒng)的設(shè)計原則實現(xiàn)對行星遠程自主著陸過程進行模擬，重點是能夠?qū)崿F(xiàn)對自主著陸導(dǎo)航算法進行驗證。根據(jù)行星光學(xué)遠程自主著陸系統(tǒng)的規(guī)劃，對模擬器系統(tǒng)的主要要求如下:(1)模擬器系統(tǒng)畸變測試優(yōu)于千分之一;(2)行星著陸遠程光學(xué)環(huán)境成像分辨率不小于1024×1024;(3)探測目標(biāo)星等優(yōu)于5等星;(4)遠程光學(xué)環(huán)境圖像分辨率不小于1280×768;(5)遠程光學(xué)環(huán)境圖像對比度不小于5000∶1;(6)行星遠程著陸光學(xué)模擬設(shè)備通光孔徑不小于直徑60mm。
3．2指標(biāo)分析為滿足3．1中(4)和(5)的要求，選用優(yōu)派投影儀7820HD，其標(biāo)配鏡頭和DMD參數(shù)如下:(1)焦距(實測值):19．2～25．7mm;(2)F數(shù):2～2．57;(3)鏡頭安裝基面距DMD距離(實測):37mm;(4)型號:0．65”LVDSS6001080p;(5)分辨率:1920×1080;(6)像元大小:7．5μm;(7)偏移量:120%。根據(jù)3．2中(2)的要求，選擇的CCD相機參數(shù)如下:(1)像元大小:5．5μm;(2)分辨率:1024×1024;(3)接口類型:C口。根據(jù)所選擇的投影儀和CCD相關(guān)參數(shù)，以及3.2中(6)的要求，可以確定投影鏡頭的主要光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)如下:(1)入瞳直徑:60mm;(2)焦距:150mm;(3)視場:像高大于12mm;(4)后工作距BFL:大于40mm。其中視場的確定依據(jù)是DMD的大小及偏置放置，如圖2所示，由于DMD是偏置放置，同時考慮到投影鏡頭的安裝方便，將投影鏡頭的視場范圍規(guī)劃為以投影儀標(biāo)配鏡頭的中心，即O點為軸上點，投影儀的視場可由式(1)計算得到。此時，可將投影鏡頭整體傾斜一定角度來實現(xiàn)成像鏡頭與投影鏡頭的對接，相應(yīng)的成像鏡頭的設(shè)計參數(shù)如下:(1)入瞳直徑:40mm;(2)焦距:110mm;(3)視場:像高大于2．816mm;(4)后工作距BFL:大于17．526mm。
4光學(xué)設(shè)計結(jié)果
4．1投影鏡頭根據(jù)上述投影鏡頭的主要光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，選擇雙高斯為基本結(jié)構(gòu)型式［15-17］，考慮到方便和成像鏡頭的光學(xué)對接，將標(biāo)準(zhǔn)雙高斯的光闌位置由中間調(diào)整到最前面，這樣就破壞了雙高斯鏡頭原有的對稱性，為了有利于像差的校正，加入了兩個單片，最終的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。圖4為投影鏡頭的像差曲線，球差和軸向色差都不大，1.0視場以內(nèi)的像散和場曲都很小，全視場基本無畸變。圖5為投影鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線，計算的波長為486.1、587.6、656.3nm，權(quán)重1∶1∶1，空間頻率0～70lp/mm，設(shè)計值接近衍射極限。圖6為系統(tǒng)的點列圖，0.85視場內(nèi)星點的形狀對稱性都很好。
4．2成像鏡頭成像鏡頭選擇與投影鏡頭類似的結(jié)構(gòu)型式，由于它的視場較投影鏡頭要小，在雙高斯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上只增加了1個單片就實現(xiàn)了像差的校正，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。圖8為成像鏡頭的像差曲線，球差和軸向色差都不大，1.0視場以內(nèi)的像散和場曲都很小，全視場基本無畸變。圖9為成像鏡頭的MTF曲線，計算的波長同投影鏡頭，空間頻率0～100lp/mm，MTF值均在0.6以上。圖10為系統(tǒng)的點列圖，1.0視場內(nèi)星點的形狀對稱性都很好。
4．3投影鏡頭與成像鏡頭對接根據(jù)3．2中的分析，由于DMD的偏置，為了實現(xiàn)成像鏡頭整體傾斜2.085°，實際上DMD的分辨率大于模擬器系統(tǒng)要求的環(huán)境圖像分辨率，該傾斜角度可隨著實際使用的DMD區(qū)域進行微調(diào)，從而實現(xiàn)CCD像素點與DMD像素點的一一對應(yīng)。整個模擬器光學(xué)系統(tǒng)圖如圖11所示。圖12為模擬器系統(tǒng)的MTF曲線，計算的波長同投影鏡頭，空間頻率0～100lp/mm，MTF值均在0.5以上。圖13為系統(tǒng)的點列圖，視場內(nèi)星點的形狀對稱性都很好，有利于后續(xù)圖像處理。并且光線追跡結(jié)果表明，由DMD發(fā)出的圖像成像在CCD上的實際位置與理想位置最大偏離量為3.8μm，小于1個像素，相對畸變小于1%，滿足3.1中(1)的要求。
二、教學(xué)方法的改革探索
按照課程大綱的要求，在講授過程中，分別介紹了應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、霍爾式、光纖、CCD、溫度傳感器等一些經(jīng)典傳感器的基本原理、特性、測量電路及其應(yīng)用。各種傳感器章節(jié)相對獨立，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整講授的順序。傳感器的講授基本遵循從組成結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、等效電路、特性參數(shù)到應(yīng)用這一思路。另外結(jié)合較常見的被測量，教師適當(dāng)?shù)乜偨Y(jié)歸納常用的傳感器的使用要點及其選擇依據(jù)，如都是測量位移的傳感器，應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器或電感式傳感器在使用的時候區(qū)別在哪；又比如都是做開關(guān)，電容式傳感器和電感式傳感器在原理上是否有區(qū)別，等等。以前我校的教學(xué)模式是以課堂講授為主，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容開設(shè)少量的驗證性試驗。這種教學(xué)模式過于注重原理的分析，學(xué)生只是機械化地記住了傳感器的一些基本概念和工作原理，但是當(dāng)要解決實際問題時卻感覺無從下手，缺乏對傳感器的直觀認(rèn)識，甚至有學(xué)生體會不到傳感器的實際應(yīng)用價值。鑒于此，我們有必要對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進行探討，通過教學(xué)方法、教學(xué)模式的改革讓學(xué)生切身感受到將“傳感與檢測技術(shù)”的知識學(xué)以致用的快樂，實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)方法所未能達到的效果。
1.調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
教學(xué)方法改革的一個關(guān)鍵問題就是如何吸引學(xué)生的注意力，培養(yǎng)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣。在《傳感器與檢測原理》課程的教學(xué)過程中，我們通過平時生活中比較常見的現(xiàn)象來引出相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，如通過對吊扇和空調(diào)的對比，舉出溫度傳感器的作用；又如教室里的自動感應(yīng)燈、審訊室的監(jiān)聽設(shè)備、家用的電磁爐都是怎樣工作的；又如醫(yī)學(xué)上的進步：X照影技術(shù)、內(nèi)窺鏡手術(shù)等如何實施；機器人如何識別周圍環(huán)境；最新研制的無人駕駛汽車怎么實現(xiàn)在高速路上的行駛；等等。通過分析吊扇和空調(diào)工作原理的區(qū)別，引出傳感器的重要性。這些實例大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生認(rèn)識到了學(xué)習(xí)該課程的重要性，為學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后續(xù)內(nèi)容作了準(zhǔn)備。
2.充分運用現(xiàn)代教學(xué)手段合理使用教具。
傳感與檢測技術(shù)課程的特點是原理多，公式復(fù)雜，推理較多。在傳統(tǒng)以往的教學(xué)中，教師在黑板畫原理圖或組成圖時，一方面圖形較為復(fù)雜占用很多時間，另一方面圖形缺乏立體感，無法形象地描述檢測過程，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此在教學(xué)過程中，我們通過運用多媒體，讓傳感器參與的控制/檢測系統(tǒng)的過程和結(jié)果比較形象化、立體化，讓學(xué)生對其工作原理有了感性的認(rèn)識；通過PPT，學(xué)生了解了各種不同類型傳感器的形狀，對傳感器有了比較直觀的印象。多媒體課件的引入充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，使學(xué)生對檢測系統(tǒng)有了比較全面的認(rèn)識。
3.教學(xué)與實驗相結(jié)合。
為加強學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新意識并促進學(xué)生對課堂知識的消化吸收，我們設(shè)置了相應(yīng)的實驗環(huán)節(jié)。通過實驗學(xué)生自己動手接觸各種不同類型傳感器并搭建其相應(yīng)的檢測系統(tǒng)，一方面通過實驗來驗證原理，加強對基本定義的理解，另一方面增強了學(xué)生的測試技能、動手能力及實際問題的分析能力。
4.教學(xué)與科研相結(jié)合。
重視教學(xué)和科研的結(jié)合提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并拓展了學(xué)生的知識面，比如在講霍爾傳感器時，結(jié)合實際科研，采用霍爾傳感器來定位，通過實際檢測系統(tǒng)，對霍爾傳感器的應(yīng)用，包括霍爾元件的電路處理等進行介紹說明，加深學(xué)生對霍爾效應(yīng)和對霍爾傳感器工作原理的理解。又比方說，要設(shè)計一個測溫系統(tǒng)，我們根據(jù)不同的測量溫度和精度要求會選用不同的溫度傳感器。又比方結(jié)合我校光學(xué)工程的特色，在他們比較熟悉的光學(xué)類的科研項目中，通過具體的項目介紹各種不同光電類傳感器的選取依據(jù)，包括不同類型的光源的選取。通過傳感與檢測原理知識在實際科研中的應(yīng)用，學(xué)生可以更了解傳感與檢測原理課程學(xué)習(xí)的重要性。這種模式使學(xué)生認(rèn)識到了傳感與檢測技術(shù)在科研中的重要性，并激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。
5.教學(xué)與生活、社會需求相結(jié)合。
目前，部分同學(xué)缺乏對課程學(xué)習(xí)的興趣，不了解對本課程學(xué)習(xí)的意思，光學(xué)工程專業(yè)部分同學(xué)甚至認(rèn)為跟他們以后的工作、研究方向沒有關(guān)系，缺乏上課的積極性，不能很好地集中注意力。再加上枯燥理論的學(xué)習(xí)讓他們很難集中精神聽課，因此，在課程的講授中最為重要的就是如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們對本課程的學(xué)習(xí)熱情。在知識點的講授過程中，根據(jù)專業(yè)方向的不同，要有側(cè)重點，通過一些熱門的話題或他們比較感興趣的話題引出知識點，如在介紹一種傳感器的時候，通過列舉一些現(xiàn)實生活中較常見的現(xiàn)象或者儀器，比如在介紹應(yīng)變式傳感器的時候，首先向?qū)W生介紹他們較為熟悉的電子秤重計的工作原理等，在介紹電感式傳感器時可以先給大家介紹竊聽器、拾音器等他們比較感興趣的設(shè)備和比較感興趣的話題。讓學(xué)生比較直觀地了解不同傳感器的工作原理以及它的應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識到，傳感器在我們平時生活中隨處可見，提高其學(xué)習(xí)的積極性。
酚酸類化合物是千里光中重要的化學(xué)成分。何忠梅等［8］分離千里光全草的乙酸乙酯提取物，從中得到綠原酸和咖啡酸。王雪芬等［9］從千里光中分離得到氫醌、對羥基苯乙酸、香莢藍酸、水楊酸、焦粘酸。千里光中還含有2-(1，4-二羥基環(huán)己烷基)-乙酸［7］。
1．2黃酮類化合物
何忠梅等［8］研究表明千里光中含有槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷、金絲桃苷、槲皮素、異鼠李素。史輯等［6］從千里光中提取分離出大黃素。陳錄新等［7］利用色譜技術(shù)進行分離純化，得到蒙花苷。
1．3揮發(fā)油類化合物
王道平等［10］采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法分離和鑒定千里光揮發(fā)油成分，試驗結(jié)果表明千里光中主要含有的揮發(fā)油成分為十四烯、4-乙烯基苯酚、δ-欖香烯、4-乙烯基-2-甲氧基-苯酚、莰烯、(E，E)-α-金合歡烯和三環(huán)烯等。甘秀海等［11］利用水蒸氣蒸餾法從千里光花中提取揮發(fā)油，主要分離出(E)-羅勒烯、橙花叔醇、α-蒎烯、(Z)-羅勒烯、2-萘胺等。何忠梅等［12］從千里光中分離得到主要揮發(fā)油成分為α-石竹烯、石竹烯氧化物、棕櫚酸、亞油酸等。周欣等［13］利用GC-MS從黔產(chǎn)千里光中主要分離出萜類化合物、脂肪族類化合物和芳香族類化合物，含有芳樟醇、萜品醇、香葉醇、龍腦、丁子香酚、對聚傘素和植醇等活性成分。肖鳳艷［14］對千里光莖、葉進行提取、分析得到正十六烷酸、2，6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)-雙環(huán)-［3．1．1］-庚-2-烯、1-甲基-2-戊基-環(huán)丙烷等。
1．4萜類化合物
楊華等［15］從植物千里光中分得四個新艾里莫芬烷型倍半萜類成分，它們的結(jié)構(gòu)分別為:7β，11-環(huán)氧-9α，10α-環(huán)氧-8-羰基艾里莫芬烷、8，11-過氧-9α，10α-環(huán)氧-6-烯-8β-羥基艾里莫芬烷、7(11)-烯-9α，10α-環(huán)氧-8-羰基艾里莫芬烷、6-烯-9α，10α-環(huán)氧-11-羥基-8-羰基艾里莫芬烷。Tian等［16，17］從千里光乙醇提取物中分離出4種藍花楹酮苷類、4種藍花楹酮類似物和4種苯醌衍生物。藍花楹酮苷類以同分異構(gòu)體的混合形式存在，藍花楹酮類似物tetrahydrojacaranone、2，3-di-hydro-3-hydroxyljacaranoneethylester、jacaranoneethylester-4-O-glucoside、C-2＇monoester則為互變異構(gòu)體的混合物。苯醌衍生物為藍花楹酮乙酯、藍花楹酮、藍花楹酮甲酯和千里光內(nèi)酯。此外，還含有羽扇烯酮、齊墩果烷［6］。1．6其他化合物除以上論述的化學(xué)成分以外，千里光中還含有一些其他的成分。王耕等［18］用等離子體發(fā)射光譜對千里光中微量元素進行測定，結(jié)果證明千里光中含有13種微量元素，分別為Ca、Zn、Mn、Se、Fe、B、Pb、Cu、Mg、K、Na、Al、Si。Valadon等［19］系統(tǒng)研究表明千里光花中的類胡蘿卜素類成分有α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、β-玉米胡蘿卜素、菊黃質(zhì)和毛莨黃素等。千里光中還含有木脂素類化合物消旋丁香酯素［6］和甾醇類化合物β-谷甾醇、胡蘿卜苷［7］。
2千里光的藥理作用
現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，千里光具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化及清除自由基的作用。但毒理學(xué)研究表明其也具有一定的毒性。
2．1抗菌作用
千里光是廣譜性抗菌藥。饒海等［20］采用牛津杯法觀察千里光的抗菌作用，發(fā)現(xiàn)千里光乙醇提取液對肺炎鏈球菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌具有一定的抑制作用。錢剛等［21］應(yīng)用倍比稀釋法檢測千里光水煎液的抗菌效果，檢測結(jié)果表明，千里光對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌、甲型副傷寒桿菌、福氏痢疾桿菌、溫和氣單胞菌和遲鈍愛德華菌均有一定的抑制作用。張文平等［22］應(yīng)用血清藥理學(xué)方法研究千里光抗金黃色葡萄球菌的作用及其機制，用從千里光中分離的黃酮類化合物給小鼠灌胃并觀察含藥血清對金黃色葡萄球菌超微結(jié)構(gòu)的影響，實驗表明千里光的抗金黃色葡萄球菌作用機制可能是抑制細(xì)菌的DNA、RNA、蛋白質(zhì)和肽聚糖的合成，其作用有效成分可能是黃酮類化合物。
2．2抗炎作用
李華等［23］首次采用耳腫脹度抑制率藥理效應(yīng)法測定千里光提取物凍干粉藥動學(xué)參數(shù)，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定劑量范圍內(nèi)給小鼠腹腔注射千里光提取物凍干粉，能較迅速地產(chǎn)生藥理效應(yīng)，使耳腫脹度抑制率顯著提高，表明千里光提取物凍干粉具有良好的抗炎作用，且藥效持續(xù)時間較長，有利于藥效的充分發(fā)揮。張文平等［24］用二甲苯致小鼠耳廓腫脹，并給其腹腔注射醋酸致腹腔毛細(xì)血管通透性增高以及小鼠棉球肉芽腫，以此觀察千里光總黃酮的抗炎作用，實驗證明千里光總黃酮對多種炎癥模型均有明顯的對抗作用，且為千里光抗炎作用的主要有效部位之一，此作用部分是與炎癥因子PGE2的產(chǎn)生和釋放受抑制有關(guān)。
2．3抗病毒及抗腫瘤作用
何忠梅等［25］運用細(xì)胞體外病變效應(yīng)法檢測千里光水煎劑在人宮頸癌HeLa細(xì)胞中對人流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒、柯薩奇病毒B3、腺病毒3型和單純皰疹病毒I型的抑制作用，實驗結(jié)果表明千里光水煎劑在體外對副流感病毒和呼吸道合胞病毒有抑制作用。其還采用MTT法測定千里光總黃酮對人肝癌細(xì)胞株SMMC-7721、人胃癌細(xì)胞株SGC-7901和人乳腺癌細(xì)胞株MCF-7的生長抑制情況，發(fā)現(xiàn)千里光總黃酮在體外有明顯的抗腫瘤活性［26］。成秉辰［27］采用3H-TdR摻入法觀察千里光總堿對小鼠黑色素瘤B16F10株的影響，實驗證明千里光總堿具有抑制體外培養(yǎng)的小鼠黑色素瘤細(xì)胞增殖作用。Collins等［28］研究表明千里光水提液對HIV-1病毒有一定抑制作用。
2．4抗氧化及清除自由基作用
陸艷麗等［29］研究千里光黃酮提取物對DPPH自由基的清除作用，發(fā)現(xiàn)千里光黃酮提取物對DPPH自由基有較強的清除作用。楊新星等［30］研究表明千里光中多酚提取物可有效地阻止氧自由基對DNA的損傷和對脂質(zhì)的過氧化。王如陽等［31］證明千里光提取液具有較強的清除超氧自由基和羥自由基的作用，其中水提液清除超氧自由基的抗氧化活性較好，醇提液清除羥自由基的抗氧化活性較好。Liu等［32］研究結(jié)果顯示千里光水提物可有效地抑制大鼠紅細(xì)胞溶血以及大鼠腎臟和腦組織勻漿脂質(zhì)過氧化作用，且具有強烈的超氧陰離子和羥自由基清除活性，僅有輕微的促氧化效應(yīng)。
2．5其他作用
張靜等［33］在體外培養(yǎng)陰道毛滴蟲，用千里光乙醇提取物進行體外抗陰道毛滴蟲實驗，實驗結(jié)果表明千里光提取物在體外具有殺滅和抑制陰道毛滴蟲生長的作用。陳進軍等［34］采用醋酸扭體法和熱板法研究不同劑量千里光乙醇提取物凍干粉的鎮(zhèn)痛作用和采用骨髓微核試驗研究不同劑量千里光提取物凍干粉的致突變作用，實驗顯示122．72～130．90mg·kg－1千里光提取物凍干粉能同時滿足無致突變作用和顯著鎮(zhèn)痛作用的雙重條件。譚宗建等［35］用四氯化碳建立小鼠肝損傷模型，以聯(lián)苯雙酯為陽性對照，對不同劑量的千里光進行保肝作用研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)千里光能顯著降低血清ALT、AST的升高，抑制肝臟組織病理學(xué)改變，保護肝功能。
2．6毒理研究
韓佳寅等［36］采用小鼠全胚胎培養(yǎng)模型，觀察千里光中千里光堿對胚胎生長發(fā)育和組織器官形態(tài)分化的影響，實驗結(jié)果顯示隨著千里光堿濃度的增加，胚胎的生長發(fā)育和組織器官形態(tài)分化受到的影響越來越嚴(yán)重，其中卵黃囊循環(huán)、心、視系統(tǒng)、嗅系統(tǒng)、下頜突和后肢芽的影響最為明顯，這表明千里光堿對體外培養(yǎng)的小鼠胚胎有明顯的毒性作用，也說明妊娠期暴露于該化合物中會對胎兒具有潛在的毒性。趙雍等［37］探討千里光及其復(fù)方千柏鼻炎片的胚胎毒性及其特點，為妊娠期安全用藥提供參考，結(jié)果顯示千里光單味藥及千柏鼻炎片均具有一定程度的胚胎毒性，主要表現(xiàn)為骨骼發(fā)育異常。于增杰等［38］通過小鼠畸形試驗，發(fā)現(xiàn)千里光70%乙醇提取物在高劑量下能夠引起雄性小鼠畸形。陳進軍等［39］制備了千里光70%乙醇提取物凍干粉，用昆明種雌雄性小鼠進行了該提取物的微核試驗，結(jié)果表明千里光70%乙醇提取物僅在較高劑量時能夠?qū)π“资螽a(chǎn)生致突變作用。王秀坤等［40］觀察我國不同產(chǎn)地千里光對小鼠的急性毒性反應(yīng)，實驗證明不同產(chǎn)地千里光毒性有很大差異。夏啟松等［41］在基因表達層次上探討中藥千里光乙醇提取液對小鼠肝臟的毒性機制，發(fā)現(xiàn)千里光可導(dǎo)致小鼠肝臟基因表達譜顯著變化，且差異表達基因與其肝損傷間有高度關(guān)聯(lián)性，這對闡明千里光屬植物的肝損傷機制具有十分重要的作用。
2光化污染自動監(jiān)測技術(shù)
開展大氣光化學(xué)污染監(jiān)測主要是開展臭氧以及對生成臭氧(光化煙霧)的主要前體物質(zhì)和光化污染生成物的監(jiān)測(NOx、NOy、CO、SO2、甲烷/非甲烷總烴、高沸點/低沸點臭氧前體物、有機氣溶膠等)，同時對太陽輻射強度以及城市的氣象(風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、相對濕度等)、空氣擴散條件等進行同步觀測。本文根據(jù)自動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，對光化污染較為前沿的自動監(jiān)測新技術(shù)進行介紹。
2．1O3、NOX、SO2和CO監(jiān)測
O3是光化反應(yīng)產(chǎn)生的最直接、最重要的污染物，常常作為光化煙霧污染強弱的指標(biāo)，NOx=NO+NO2，NO2的存在是產(chǎn)生光化反應(yīng)的必要條件，而SO2和CO是光化污染反應(yīng)的重要前體物。以上4種參數(shù)監(jiān)測技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始發(fā)展至今，目前已非常成熟，本文就不再贅述。
2．2臭氧柱濃度的監(jiān)測
柱濃度是指污染氣體在空間上的垂直分布濃度，長期監(jiān)測污染物的柱狀濃度可以反映其在空間中的濃度變化趨勢，對開展城市空氣質(zhì)量監(jiān)測，研究區(qū)域空氣污染分布以及污染通量傳輸具有重要作用。目前監(jiān)測污染物柱狀濃度主要使用的是被動DOAS監(jiān)測技術(shù)，利用污染物的吸收光譜不同，采用光譜擬合技術(shù)得到污染氣體的斜柱濃度，即污染氣體沿光路的積分濃度，結(jié)合輻射傳輸模型計算出大氣質(zhì)量因子以及污染物的垂直柱濃度。
2．3總反應(yīng)性氮氧化物NOy
總反應(yīng)性氮氧化物NOy=NOx+NOz=NOx+NO3+2N2O5+HNO3+HNO4+HONO+PAN+MPAN+硝酸鹽+烷基硝酸鹽。對環(huán)境空氣中總反應(yīng)性氮氧化物NOy進行監(jiān)測可以幫助了解大氣中總反應(yīng)性氮氧化物的組成特征以及形成光化學(xué)煙霧的機理。在監(jiān)測方法上NOy與NOX相同，均為化學(xué)發(fā)光法，監(jiān)測方法的區(qū)別在于:NOy的鉬轉(zhuǎn)化爐在樣品氣采樣入口處，所有的含氮氧化物在采集入口處根據(jù)電磁閥的切換，一路通過鉬轉(zhuǎn)化爐全部轉(zhuǎn)化為NO，參與化學(xué)發(fā)學(xué)反應(yīng)得到NOy值，一路不通過鉬轉(zhuǎn)化爐直接參與化學(xué)發(fā)光反應(yīng)得到NO值;而NOX的鉬轉(zhuǎn)化爐在儀器內(nèi)部，樣品氣通過采樣管進入儀器后，大部分非NO2的含氮氧化物已經(jīng)揮發(fā)或反應(yīng)成其它物質(zhì)而不能被捕獲。
2．4非甲烷總烴(NMHC)和揮發(fā)性有機物(VOCs)
(1)非甲烷總烴(NMHC)監(jiān)測非甲烷總烴(NMHC)通常是指除甲烷以外的所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔?其中主要是C2～C8)，是形成光化學(xué)煙霧污染的重要前體物，長期觀測NMHC，通過光化煙霧反應(yīng)動力學(xué)模型和軌跡模式繪制EKMA曲線，如圖1所示，以了解當(dāng)?shù)毓饣廴臼鞘躈HMC控制還是受NOX控制，以便做相應(yīng)的污染防治工作。非甲烷總烴自動監(jiān)測方法主要是采用氣相色譜法，氣相色譜的分離原理實質(zhì)上是利用樣品中各組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配系數(shù)不同，當(dāng)汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組分就在其中的兩相間進行反復(fù)多次的分配(吸附－脫附－放出)，由于固定相對各種組分的吸附能力不同(即保存作用不同)，因此各組分在色譜柱中的運行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，順序離開色譜柱進入檢測器，產(chǎn)生的離子流信號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組分的色譜峰。非甲烷總烴常常和甲烷一起檢測，檢測器一般采用氫火焰離子檢測器(FID)。氫焰檢測器(FID)是以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳?xì)浠衔镌诨鹧嬷腥紵a(chǎn)生離子，在外加的電場作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強度，檢測被色譜柱分離出的組分。(2)揮發(fā)性有機物(VOCs)監(jiān)測揮發(fā)性有機物(VOCs)是指沸點在50～260℃、室溫下飽和蒸氣壓超過133．32Pa的易揮發(fā)性有機化合物。大多數(shù)VOCs化合物(如低碳數(shù)的烯烴、烷烴)具有大氣化學(xué)反應(yīng)活潑性，是形成光化學(xué)煙霧污染的重要前體物，VOCs日益成為表征城市大氣污染的重要指標(biāo)。VOCs自動監(jiān)測方法主要也是采用氣相色譜法，使用在線氣相色譜分析儀，一般可以檢測低沸點(C2～C5)項目:乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，異丁烷，正丁烷，反式－2－丁烯，順式－2－丁烯，1－丁烯，異戊烷，正戊烷，1，3－丁二烯，反式－2－戊烯，1－戊烯，異戊二烯?？蓹z測高沸點(C6～C12)項目:苯，甲苯，乙苯，間、對二甲苯，鄰二甲苯，1，3，5－三甲苯，1，2，4－三甲苯，1，2，3－三甲苯，2，2，4－三甲基戊烷，正己烷，正庚烷，2－甲基庚烷，辛烷等，檢測器分別采用的是氫焰檢測器(FID)和離子化檢測器(PID)。光離子化檢測器(PID)原理是使用紫外燈(UV)光源，將有機物“擊碎”成可被檢測器檢測到的正負(fù)離子(離子化)，所形成的分子碎片和電子由于分別帶有正負(fù)電荷，從而在2個電極之間產(chǎn)生電流，根據(jù)電流信號的強度檢測該組分的濃度。在被檢測后，離子重新復(fù)合成原來的氣體，因此PID檢測器是一種非破壞性檢測器。
2．5PAN/PPN在線監(jiān)測
PAN(過氧乙酰硝酸酯)和PPN(過氧丙酰硝酸酯)是大氣光化煙霧的特征污染物，對人體健康、植物及生態(tài)環(huán)境有極大的危害。PAN和PPN可以作為光化學(xué)反應(yīng)的指示物，其濃度的獲得對于正確估算光化學(xué)臭氧產(chǎn)生率十分重要。PAN/PPN在線氣相色譜1992年開始研發(fā)，經(jīng)過多次升級后于近幾年從德國傳入我國。其原理是樣品氣在低于室溫的毛細(xì)管柱進行氣相色譜分離后，由電子捕獲器(ECD)檢測。其動態(tài)的校準(zhǔn)單元是基于NO校準(zhǔn)氣流的光化學(xué)合成PAN或PPN。
2．6OH•(羥基自由基)監(jiān)測
OH•是大氣中最重要的氧化劑，它控制了絕大多數(shù)大氣痕量組分的氧化去除，尤其是在光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生、城市大氣中二次氣溶膠的生成等過程中起著重要作用。雖然我國對城市大氣中的常規(guī)氣相污染物和顆粒物已有一些測量和研究，但對于城市大氣污染產(chǎn)生的機制了解得并不十分清楚，而對城市大氣OH•的系統(tǒng)測量基本上屬于空白。對OH•的測量應(yīng)用較廣泛的技術(shù)是激光誘導(dǎo)熒光LIF法。LIF方法是基于OH•在308nm附近存在尖銳吸收光譜的物理特性，使用窄帶激光器在此波段內(nèi)照射含OH•的氣體樣品使得OH•產(chǎn)生共振熒光，在入射激光的正交方向上對307～311nm波段內(nèi)熒光光子進行計數(shù)，結(jié)合標(biāo)定實驗導(dǎo)出的靈敏度，從而定量測定大氣中OH•的濃度。
2．7PM10、PM2．5、PM1(顆粒物)監(jiān)測
伴隨光化煙霧還會有大量細(xì)粒子即二次細(xì)顆粒物(secondaryfineparticulatematters，SFPM)產(chǎn)生，如硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、黑炭(BC)以及有機碳(OC)等，因此對光化污染監(jiān)測需對顆粒物PM10、PM2．5、PM1進行長期監(jiān)測。顆粒物自動監(jiān)測方法主要有β射線法、微量振蕩天平法、光散射法以及β射線法聯(lián)用光散射法等。β射線法、微量振蕩天平法經(jīng)過30多年的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，光散射法是近幾年發(fā)展起來較新的技術(shù)。其原理如下:半導(dǎo)體激光源以高頻率產(chǎn)生綠色激光照射樣氣室，其頻率足夠快，保證在樣氣中的顆粒物質(zhì)量濃度在一定范圍(0．1～1500μg/m3)內(nèi)，不會錯過穿過氣室的任何顆粒物。如有顆粒物存在，激光照在上面會發(fā)生散射，在同一平面上與激光照射方向成90°角的檢測器會收到被對面的反射鏡聚焦的散射光，其強弱與顆粒物的直徑大小有關(guān)系。光散射法單獨使用不但可以測量顆粒物質(zhì)量濃度，還可以測量不同粒徑大小顆粒物(如直徑從0.25～32μm)的數(shù)量濃度。光散射法也可以和β射線法聯(lián)用，可以使顆粒物監(jiān)測儀在短時間內(nèi)的分辨率、準(zhǔn)確度和精確度有很大提高。
2．8太陽輻射觀測
光化煙霧反應(yīng)與太陽輻射直接相關(guān)，一般太陽輻射越強，大氣光化反應(yīng)就越厲害，臭氧濃度會更高，因此對太陽輻射進行長期觀測是很有必要的。目前測量太陽輻射光譜特性的儀器是太陽輻射計，它可用于同時測量不同波長的太陽直接輻射、天空散射輻射、地面反射輻射或太陽總輻射等輻射量，可以計算出大氣中水氣、臭氧以及氮氧化物等污染氣體分子在整個大氣層中的總含量，反演出氣溶膠粒子譜和光學(xué)特性等參數(shù)。
2．9大氣穩(wěn)定度
大氣穩(wěn)定度是指疊加在大氣背景場上的擾動能否隨時間增強的量度。大氣穩(wěn)定度是影響污染物在大氣中擴散的極重要因素。當(dāng)大氣層不穩(wěn)定，熱力湍流發(fā)展旺盛，對流強烈，污染物易擴散，但是全層不穩(wěn)定時，湍流受到抑制，污染物不易擴散稀釋，特別當(dāng)逆溫層出現(xiàn)時，通常風(fēng)力弱或無風(fēng)，低空像蒙上一個“蓋子”，使煙塵聚集地表，造成嚴(yán)重污染。目前使用普遍的大氣穩(wěn)定度自動儀主要是基于β射線測量方法的24h自動采樣和PM10顆粒物質(zhì)量濃度在線監(jiān)測儀器。同時，儀器在設(shè)定的每個采樣分析周期中，通過蓋革計數(shù)器測量所收集顆粒物樣品中氡元素之放射性大小，獲得大氣穩(wěn)定度值(與樣品中氡元素之放射性大小正相關(guān))及相關(guān)參數(shù)。
2．10氣象綜合觀測
有利于光化反應(yīng)的的氣象條件除了太陽輻射強、大氣穩(wěn)定外，還有低濕度、低風(fēng)速和高壓，因此氣象綜合觀測是必不可少的。氣象監(jiān)測參數(shù)包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、壓力、雨量等。比較常用的機械式的氣象傳感器使用時間長活動部位會有結(jié)垢和腐蝕等問題，影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，且故障率比較高。目前有一種采用超聲風(fēng)新技術(shù)的一體式氣象儀，其風(fēng)向、風(fēng)速使用超聲風(fēng)原理，雨量傳感器使用雨鼓聲學(xué)振動壓力感應(yīng)式或多普勒方式，壓力、溫度和濕度傳感器集成在內(nèi)部(電容傳感器)，這類一體式傳感器集成化好、維護量極低、數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確和穩(wěn)定。超聲風(fēng)工作原理:風(fēng)傳感器有3個等間距的超聲波變換器位于同一水平面上，它們組成一個變換器陣列。通過測量超聲波從1個變換器傳播到另外2個變換器所用的時間來確定風(fēng)速和風(fēng)向。風(fēng)傳感器測量沿變換器陣列所形成的3條路徑的傳送時間(雙向)，此傳送時間取決于沿超聲波路徑的風(fēng)速。如果風(fēng)速為零，則正向和反向傳送時間相同。當(dāng)風(fēng)向與聲音路徑的方向相同時，上風(fēng)向傳送時間將變長，而下風(fēng)向傳送時間將變短。雨鼓聲學(xué)振動壓力感應(yīng)式的原理是:其傳感器上部為不銹鋼鼓面，內(nèi)部為空腔，空腔內(nèi)部設(shè)置了高精確性的微震動傳感器。在監(jiān)測雨量的時候，可以將每個微弱的雨滴到鼓面的震動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ㄟ^儀器內(nèi)部計算模塊進行準(zhǔn)確計算得出實時降雨強度。多普勒方式測雨量是根據(jù)雷達氣象學(xué)原理，降水強度與降水粒子的反射因子有關(guān)，也與降水粒子的含水量有關(guān)，而反射因子與回波強度有關(guān)，回波強度與基本反射率和回波厚度有關(guān)，因此多普勒方式依據(jù)降水粒子的基本反射率、回波厚度和降水含量來定量估算降水強度。
2．11遙感監(jiān)測
遙感監(jiān)測技術(shù)也是這幾年迅速發(fā)展起來的新技術(shù)，它是以衛(wèi)星、飛機、地面基站等方式，將工作平臺從地面上升到高空，因此可以得到大面積的動態(tài)信息，具有整體性和宏觀性的特點，被用來彌補地面環(huán)境監(jiān)測的不足。遙感監(jiān)測技術(shù)主要是通過物體對大氣中各種頻率電磁波的輻射或反射，不與物體進行直接接觸，遠距離辨識及測量目標(biāo)對象的一種監(jiān)測技術(shù)。大氣環(huán)境遙感主要監(jiān)測對象是大氣中的O3、C02、S02、CH4等與大氣環(huán)境質(zhì)量和全球環(huán)境變化密切相關(guān)的大氣可變組分以及氣溶膠、有害氣體、沙塵暴等大氣雜質(zhì)。在對臭氧遙感監(jiān)測中，使用較廣泛的傳感器有TOVS、TOMS等。其中，TOVS探測器選用9.6!m作為探測通道，通過測量地面發(fā)射的電磁輻射在臭氧9．6!m吸收帶處被大氣中臭氧吸收的強度來探測大氣中臭氧的含量。TOMS是通過測量后向太陽紫外輻射中的4個光譜通道的輻射值(其波長分別為312、317、331和339nm)，其中臭氧的最強吸收(312nm)輻射和最弱吸收(331nm)輻射的比值就可以反演出大氣中臭氧的總量。
2．12其它監(jiān)測
除以上監(jiān)測項目外，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，對氣溶膠化學(xué)組分進行監(jiān)測，如在線測量可溶性陰陽離子濃度，有助于對細(xì)顆粒物的成分進行來源解析。另外還可以對OC/EC(有機碳/元素碳)進行監(jiān)測(熱化學(xué)法)，其中EC直接來源于化石燃料的不完全燃燒，是一次人為大氣污染的很好的指標(biāo)。OC則包括污染源直接排放的一次有機碳POC和碳?xì)浠衔锿ㄟ^光化學(xué)反應(yīng)等途徑生成的二次有機碳SOC，常常用OC/EC的值來判斷二次污染程度，因此準(zhǔn)確測量OC、EC的值，對于追溯大氣氣溶膠污染來源及氣溶膠的形成與變化過程有很重要的意義。
1、平面結(jié)構(gòu)設(shè)計需要學(xué)生掌握設(shè)計各個元素以及元素之間搭配的內(nèi)容
這需要學(xué)生在進行學(xué)習(xí)的過程中，多了解各類廣告設(shè)計的元素層次，來豐富自身的元素儲備。平構(gòu)課程需要學(xué)生擁有良好的創(chuàng)造性思維，需要學(xué)生在面對不同的廣告主題的時候，創(chuàng)造出屬于自己的平面元素。如點、線、面這類基本的平面元素的使用，需要有扎實的基本功，并通過這一部分元素的訓(xùn)練，掌握基本元素的對稱、重復(fù)、漸變、發(fā)射、變異、密集、對比、分割和錯視等基本形式。一個好的廣告創(chuàng)意在其元素的搭配形式上必定會有其出彩的地方。教師在進行這一部分內(nèi)容的教學(xué)過程中，應(yīng)多注意基本元素的訓(xùn)練，基本元素之間的多重組合形式鍛煉，是一個好的創(chuàng)意表現(xiàn)的基礎(chǔ)，這樣不僅能幫助學(xué)習(xí)鞏固基礎(chǔ)知識，還能在一定程度上形成自己的創(chuàng)意風(fēng)格，為后期廣告設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)，開拓學(xué)生的思維。觀察能力和想象力是平面構(gòu)成的教學(xué)活動活動的重心，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要主動地去接受、去思考、去想象，這樣才能降低學(xué)生平面表達的難度，從而創(chuàng)造出屬于自己風(fēng)格、自己理解的平面圖像。
2、色彩搭配課程
主要研究的是色彩搭配所蘊含的物理學(xué)知識以及色彩與任務(wù)心理活動之間關(guān)聯(lián)的探討的課程。在這一部分內(nèi)容教學(xué)的過程中，重心應(yīng)該偏向色彩的表現(xiàn)能力。美學(xué)的效果需要由色彩和線條共同來體現(xiàn)，其中色彩能夠給人更為直觀的視覺沖擊，學(xué)生在學(xué)習(xí)東風(fēng)過程中需要掌握色彩表現(xiàn)的規(guī)范。色彩的關(guān)系包括：對比、調(diào)和、統(tǒng)一等，這諸多內(nèi)容在同一個廣告設(shè)計中出現(xiàn)，如果搭配的好，能夠給觀眾美的享受，然而一旦色彩之間出現(xiàn)不協(xié)調(diào)或者相沖，就很難達到讓人記憶猶新的感覺，色彩的搭配需要自然，同時學(xué)生在學(xué)習(xí)色彩布置這一部分內(nèi)容的時候，需要研究心理學(xué)與色彩之間的關(guān)聯(lián)，把設(shè)計的理念真正地融入色彩，讓人在看到廣告設(shè)計的同時就能聯(lián)想到設(shè)計者的意象。
3、學(xué)生審美能力的鍛煉是色彩搭配教學(xué)的主要內(nèi)容
與此同時，學(xué)生在進行這一部分內(nèi)容訓(xùn)練的過程中，需要熟練掌握基本的繪圖工具以及特殊的色彩圖像表現(xiàn)形式。目前，計算機應(yīng)用軟件的飛速發(fā)展，一系列計算機繪圖軟件逐漸進入人們的視野，在進行廣告設(shè)計的過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用部分輔助工具進行設(shè)計，例如CorelDraw矢量圖軟件的應(yīng)用，在手繪訓(xùn)練的過程中，我們通常需要給圖像上色，如果自己調(diào)色則需要花費大量的時間，并且不方面更改，然而利用CorelDraw的網(wǎng)格工具進行上色的時候就方便許多，并且在更改的時候也很便捷。軟件的引入，幫助學(xué)生在進行廣告設(shè)計的時候，重心可以偏向設(shè)計的創(chuàng)造方面，畢竟一個好的創(chuàng)意需要良好的創(chuàng)新思維。
1.進一步強化案例教學(xué)法
如今經(jīng)管類院校在教學(xué)中廣泛采用案例教學(xué)法。廣告學(xué)作為一門綜合學(xué)科，具有非常強的操作性和創(chuàng)新性。這門學(xué)科需要學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的前提下，發(fā)揮創(chuàng)意，不僅要善于學(xué)習(xí)理論知識，更要善于觀察生活、把握時代特色，鼓勵發(fā)散思維、嫁接思維。因此，案例教學(xué)法在課程學(xué)習(xí)中尤為重要。第一，經(jīng)典案例。在廣告學(xué)中，有許多理論來自于廣告創(chuàng)作人的實踐經(jīng)驗總結(jié)。在課堂講述中，用經(jīng)典案例來說明，更能刺激學(xué)生對理論的學(xué)習(xí)熱情。第二，代表性案例。將廣告熱點作為案例講述，并帶領(lǐng)學(xué)生深入分析。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，必須讓學(xué)生多觀察、多思考，也就是啟迪學(xué)生的思維創(chuàng)造力。學(xué)生本來就喜歡追趕潮流，也樂于去接受新事物，廣告熱點問題本身就受到學(xué)生的關(guān)注，以此作為突破口，更能引起學(xué)生的共鳴。第三，網(wǎng)絡(luò)廣告案例。在目前的廣告學(xué)課程體系中，對具有時代特征的新媒體、網(wǎng)絡(luò)廣告模式的講述非常少。但這又是未來的營銷、廣告發(fā)展的方向。因此，在課程講述中有選擇地講述網(wǎng)絡(luò)營銷案例，啟發(fā)學(xué)生的思維。在平時的工作中，教師需要收集廣告案例，建立案例庫。管理類課程有一個共性，即權(quán)變的影響:環(huán)境不同，則方法不同。案例的學(xué)習(xí)就是要讓學(xué)生學(xué)會尋找不同的變量，并匹配不同的理論，查找解決方案的過程。此外，對于授課教師來說，案例收集的過程也是獲取知識的過程，并不斷關(guān)注時展的特征。在案例教學(xué)的過程中，教師雖然是將主動權(quán)交給了學(xué)生，讓學(xué)生有更多展示的機會，但教師需要將大量工作做在課前，例如對案例的精簡、整合、分析、歸納等，這也是一個學(xué)習(xí)和提高的過程。另外，教師需要在課后給學(xué)生布置作業(yè)，讓學(xué)生查找資料，尋找解決方案，多動手，勤動腦。通過多看、多想、多練，培養(yǎng)學(xué)生對廣告創(chuàng)作的感覺。
2.專題教學(xué)法
教師需要結(jié)合課程內(nèi)容，結(jié)合實際情況有針對性的做些專題講座。在專題教學(xué)法中，可以將課程中的重復(fù)內(nèi)容進行凝結(jié)歸納，并在主題突出的情況下啟發(fā)學(xué)生的思維能力。這種教學(xué)法需要結(jié)合教材，又高于教材，突出主題，增強教學(xué)的針對性。例如，在廣告學(xué)課程中，廣告心理學(xué)部分與消費者行為學(xué)的重合、廣告調(diào)查部分與市場調(diào)查與預(yù)測課程的重合等，通過專題教學(xué)法可有效消除。
3.演示教學(xué)法
演示教學(xué)法的重點在于優(yōu)秀廣告的展示。只有看得多，才能鍛煉出學(xué)生的欣賞能力。當(dāng)代的教學(xué)手段日趨先進，教師可以利用電腦、投影儀、互聯(lián)網(wǎng)等多種信息教學(xué)手段，靈活運用PPT課件插入廣告圖片、播放廣告視頻等多種方式，讓學(xué)生欣賞優(yōu)秀廣告作品的同時，有目的地講述作品成功點在何處，提升學(xué)生的廣告欣賞水平，了解廣告成功的因素，潛移默化式地提升學(xué)生的廣告創(chuàng)作能力。另外，可以通過作業(yè)的方式，要求學(xué)生在課后查找有名的廣告網(wǎng)站，例如中華廣告網(wǎng)、中國廣告設(shè)計網(wǎng)、中國廣告網(wǎng)等，通過某個主題搜索、尋找優(yōu)秀的廣告作品，使學(xué)生提高廣告素養(yǎng)，達到教學(xué)目的。
4.實踐教學(xué)法
實踐教學(xué)是讓學(xué)生整合知識，快速成長的有效途徑，但這類教學(xué)需要整合企業(yè)資源，尋找適合學(xué)生操作的廣告項目，來達到提升學(xué)生能力的目的。例如，讓學(xué)生參與創(chuàng)業(yè)策劃大賽、營銷策劃大賽、與某些企業(yè)合作參與廣告設(shè)計項目、包裝品牌設(shè)計項目等，讓學(xué)生在實際設(shè)計中獲得直觀的認(rèn)識，教師在旁指導(dǎo)說明，增強學(xué)生的實踐能力。另外，在課堂中，還可以通過某些課題，讓學(xué)生開動腦筋，例如:關(guān)于某某項目的廣告主題的思考、對某項目策劃的廣告方案等。在這里需要提出的是，基于網(wǎng)絡(luò)廣告的迅速發(fā)展和新媒體的出現(xiàn)，如何有效地利用網(wǎng)絡(luò)進行廣告宣傳，是需要教師考慮和學(xué)生學(xué)習(xí)的一個重點。畢竟，目前在網(wǎng)絡(luò)上做宣傳的方式都具有很強的技術(shù)性質(zhì)，例如搜索引擎、博客營銷、病毒營銷、植入式廣告等。但隨著時代的發(fā)展，營銷專業(yè)和廣告專業(yè)的學(xué)生就業(yè)時會向網(wǎng)絡(luò)廣告領(lǐng)域擴展，不掌握這部分的技術(shù)就意味著與時代的需求脫節(jié)。因此，教師在課程教學(xué)中，也需要有目的的加強這部分的培養(yǎng)。
5.研究教學(xué)法
當(dāng)然，我們在課程的學(xué)習(xí)中，也需要加強學(xué)生對知識點的掌握，引導(dǎo)學(xué)生加強課外閱讀，并指導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻，確定研究方向，用科學(xué)研究的方法來解決廣告問題，并學(xué)習(xí)寫作專業(yè)論文，為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。這種方式可以和課程考核機制結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)造能力。
二、“伯樂相馬”與名人廣告
名人廣告是現(xiàn)代廣告中常見的一種方式。請名人代言廣告有諸多好處，一來名人之所以成為名人，必在某個領(lǐng)域有過人之處或?qū)ι鐣型怀鲐暙I，請名人做廣告容易獲得受眾信任；二來名人都有專屬于自己的粉絲，而粉絲會自覺不自覺地模仿或支持偶像的行為，如果名人代言了某個產(chǎn)品，那么粉絲也有可能因為偶像的推薦而使用該產(chǎn)品，從而極大地促進產(chǎn)品銷售。其實名人代言廣告古已有之，如“伯樂相馬”。據(jù)《戰(zhàn)國策•燕二》記載：“人有賣馬者，比三旦立市，人莫之知。往見伯樂曰：‘臣有駿馬，欲賣之，比三旦立市，人莫與言。愿子還而視之，去而顧之，臣請獻一朝之賈。’伯樂乃還而視之，去而顧之，一旦而馬價十倍。”同一匹馬，在市場上呆了三天無人問津，但請來伯樂到市場上看了兩眼后，這匹馬不僅當(dāng)天就賣出去了，而且價格漲了十倍，效果可謂立竿見影，這充分說明了千里馬還需伯樂識的道理，這就是名人代言廣告的力量。
三、“武松打虎”與廣告語
廣告語又稱廣告口號、廣告標(biāo)語，是廣告中具有特殊功能且舉足輕重的一句話。好的廣告語能夠樹立產(chǎn)品和品牌的鮮明形象，讓人印象深刻，激發(fā)消費者的購買欲望。依靠一句好的廣告語一舉成名的品牌數(shù)不勝數(shù)，比如，“好迪真好，大家好才是真的好”讓人認(rèn)識并記住了好迪洗發(fā)水，“農(nóng)夫山泉有點甜”讓人記住了農(nóng)夫山泉，“鉆石恒久遠，一顆永流傳”讓人記住了戴比爾斯（DeBeers）。一般來說，好的廣告語應(yīng)具有以下幾個特征：一是符合KISS原則，KISS就是“KeepItSweetandSimple”，簡潔甜美；二是與眾不同；三是通俗易懂。在《水滸傳》中，就有一句絕妙的廣告語，即“武松打虎”一節(jié)中的“三碗不過崗”。武松到景陽崗本意并不是為了打虎，而是尋找他的兄長武大郎，然而當(dāng)他來到景陽崗下，看到了一個店家的廣告“三碗不過崗”，正是在這句話的刺激下，武松連喝了十八碗酒，然后上山打了老虎，成為一段廣為流傳的歷史佳話。且不論這段歷史真實與否，單論“三碗不過崗”這句話，即使放在今天，依然是一句不可多得的精彩的廣告語。其精彩之處有三：一是目標(biāo)受眾定位準(zhǔn)確，景陽崗地處荒郊野嶺，經(jīng)過的鮮有文人雅士，販夫走卒居多，這句話沒有故作風(fēng)雅，而是通俗易懂，非常貼合目標(biāo)受眾的接受水平；二是易于激發(fā)受眾的逆反心理，武松正是受了“不”字的刺激，你說喝了三碗酒就過不了景陽崗，我偏喝給你看，結(jié)果他連喝了十八碗酒，說明這種反向訴求很好地促進了銷售；三是夠短，好的廣告語無需贅言，五個字足矣。
四、酒旗與路牌廣告
路牌廣告最早的形式恐怕就是酒旗了。古代文學(xué)中對酒旗多有描述，比如，白居易《曲江》中的名句“細(xì)草岸西東，酒旗搖水風(fēng)”，杜牧《江南春》“千里鶯啼綠映紅，水村山郭酒旗風(fēng)”，劉禹錫《堤上行三首》“酒旗相望大堤頭，堤下連墻堤上樓”，張籍《江南行》“長干午日沽春酒，高高酒旗懸江口”，韋應(yīng)物《酒肆行》“碧疏玲瓏含春風(fēng)，銀題彩幟邀上客”等，不勝枚舉。顯然，酒旗給古人的生活增添了不少色彩，因此，深得眾多文人墨客的青睞?？梢姡破煸诋?dāng)時已是一種非常成功的廣告形式，甚至可以堪稱商業(yè)性和藝術(shù)性完美結(jié)合的典范。到了宋代以后，不僅酒旗廣告上的裝飾手法已很豐富，而且還有很多畫家也以酒旗入畫，如《清明上河圖》，橋頭就有一間酒樓，上懸五條幅旗，上書“新酒”。再后來，酒旗甚至已不再僅僅是酒樓本身的一種標(biāo)志廣告，還變成了一種廣告媒體。有的酒旗直接被用作酒的廣告，如明代正德年間朝廷開設(shè)的酒館，酒旗上題有名家墨寶：“本店發(fā)賣四時荷花高酒”，荷花高酒是當(dāng)時宮廷御釀；有的酒旗則標(biāo)明經(jīng)營方式，如《歧路燈》里的開封“西蓬壺館”木牌坊上就書寫著“包辦酒席”；更多的酒旗則極力渲染酒香，如清代八角鼓曲《瑞雪成堆》中“杏花村內(nèi)酒旗飛”的酒旗上就書寫著“開壇香十里，就是神仙也要醉”等字樣。今天，酒旗已演變成琳瑯滿目的路牌廣告、旗幟廣告、燈箱廣告、圍墻廣告等，形式更加多樣化，內(nèi)容也更豐富。
（1）植物緒論中講到什么是生物？可結(jié)合花木叢生的秀麗山川，人與自然的和諧共處這張掛圖說明人類生存和發(fā)展依靠自然資源、自然環(huán)境。
（2）講到綠色植物光合作用、呼吸作用、蒸騰作用時應(yīng)給學(xué)生講明植物對生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)作用，植物為人類提供了食品、能源、氧氣；植物的根可固土防沙防風(fēng)等。
（3）在講授《根對水分和無機鹽的吸收》時，可滲透到重金屬污染物隨植物水分和無機鹽吸收進入植物體，并通過食物鏈危害人體健康。
（4）動物教材中海洋魚類一節(jié)內(nèi)容，教師可以讓學(xué)生了解我國海洋生態(tài)系統(tǒng)面臨的困境：近海域受到不同程度的污染，生態(tài)破壞已經(jīng)比較嚴(yán)重。由于污染和生態(tài)破壞導(dǎo)致沿海、近海海洋生物物種減少，漁業(yè)資源衰退，質(zhì)量下降。
（5）在《生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)》內(nèi)容中，讓學(xué)生探討“生物圈2號”失敗的原因，使學(xué)生意識到進行環(huán)境保護是實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。作為生物教師，應(yīng)不斷挖掘教材中涉及的環(huán)保內(nèi)容，進行擴充，適時的滲透環(huán)保意識，這樣才能在潛移默化中，達到對學(xué)生進行環(huán)境教育的目的。
二、剖析我國環(huán)境保護現(xiàn)狀
我國以地大物博、資源豐富著稱于世。我國土地面積約等于40個英國，17個法國，26個日本，位居世界第三。然而我們?nèi)司孛娣e僅有1.3畝。為了生活，我們與植物爭奪地皮，與動物爭奪食物，使我國動植物資源遭到破壞；為了生存大力發(fā)展工業(yè)，使淡水、海水污染，使土壤、大氣污染。結(jié)果，當(dāng)今地球雨林正以每年175公里的速度消失，40多種魚類因污染和過度捕撈瀕臨滅絕，每年約有2.8億人淪為生活在空氣混濁的城市。環(huán)境資源是人類生存的基礎(chǔ)和發(fā)展的條件，人們在深受自然生態(tài)破壞帶來的苦難之后認(rèn)識到：只有合理利用資源，保護生態(tài)平衡，才能實現(xiàn)經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。我國從中央到地方對環(huán)境保護日趨注重，1992年我國就出席了首次《聯(lián)合國人類環(huán)境會議》，把每年6月5日定為環(huán)保日，并在每年的這一天以一定主題宣傳人與自然。通過對環(huán)境現(xiàn)狀的分析和環(huán)境保護的措施介紹，使學(xué)生懂得我們所生活的地球是怎樣一個環(huán)境，同時要讓學(xué)生明白我們國家關(guān)于環(huán)境治理，環(huán)境保護的決心和舉措。
三、開展多樣化教學(xué)活動
教學(xué)活動中，為了讓學(xué)生更進一步了解我們周圍環(huán)境現(xiàn)狀，教師可以組織學(xué)生實地調(diào)查生活周圍生態(tài)環(huán)境，在調(diào)查基礎(chǔ)上，撰寫“環(huán)境保護小論文”，“調(diào)查報告”或在學(xué)校內(nèi)設(shè)立“環(huán)境宣傳專欄”。通過這些活動引發(fā)學(xué)生對環(huán)境保護的進一步思考。在學(xué)習(xí)相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，教師結(jié)合實際確定“環(huán)境保護小論文”、“調(diào)查報告”等主題，確定調(diào)查的地點、時間、要求，讓學(xué)生實地調(diào)查，把調(diào)查結(jié)果和調(diào)查中自己的認(rèn)識、體會以“環(huán)境保護小論文”、“調(diào)查報告”形式書寫出來。調(diào)查中可以請家長參與，一方面幫助學(xué)生完成調(diào)查，另一方面達到環(huán)境保護宣傳目的。例如在耿馬縣，可對糖廠等進行調(diào)查，了解污染物、污染源對水質(zhì)、土壤、植被、農(nóng)業(yè)的破壞和影響，并訪問環(huán)境保護局，了解我縣主要環(huán)境問題，防污措施及執(zhí)行情況，從而寫出有據(jù)有理的小論文和調(diào)查報告，在小論文和調(diào)查報告中提出合理化建議，呼吁全縣人民重視環(huán)境保護。通過環(huán)保主題的各種活動開闊學(xué)生視野，增長見識，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的實際能力，在接受生態(tài)觀教育中，熱愛我們的大自然，在保護環(huán)境的生態(tài)意識中養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，增強生態(tài)意識。
2設(shè)計思路
2．1教學(xué)重點和難點
教學(xué)重點:光的折射規(guī)律的建立．教學(xué)難點:利用光的折射規(guī)律解釋生活中的一些現(xiàn)象．
2．2實驗設(shè)計思路
初二的學(xué)生由于剛剛接觸物理，自己動手做實驗的次數(shù)應(yīng)該還不是太多，動手能力和觀察能力都有待加強．而光的折射這一節(jié)主要是靠實驗來完成教學(xué)目標(biāo)的．因此如何選擇合適的實驗器材讓學(xué)生既能很方便的進行實驗操作，又能很直觀的觀察到實驗現(xiàn)象是這節(jié)課能否成功的關(guān)鍵．當(dāng)然，實驗順序的安排也是非常重要的．考慮到學(xué)生對光學(xué)實驗器材在前面一章已有接觸，但對研究光的折射特點的器材處理還沒有經(jīng)驗，所以決定先做演示實驗．這樣既可以讓學(xué)生知道如何操作，又可以讓學(xué)生觀察到光的折射現(xiàn)象．在學(xué)生實驗設(shè)計中，實驗的設(shè)計由簡到難，層層深入．每次實驗學(xué)生所用器材基本一樣，只是要求有所不同，這樣即使學(xué)生第一次實驗不成功，也會在以后的實驗中慢慢掌握做實驗的技巧，體會到成功的喜悅．
3實驗教學(xué)過程
3．1新課導(dǎo)入
教師演示實驗:(1)光在空氣中沿直線傳播．(2)光從空氣斜射入水中．教師提問:同學(xué)們在剛剛的實驗中看到了什么現(xiàn)象?學(xué)生分小組討論后回答．(注:通過教師演示實驗，激發(fā)學(xué)生探究熱情．同時熟悉新器材的使用．)教師提問:在前面我們曾學(xué)過光在什么情況下沿直線傳播?學(xué)生回答．教師提問:現(xiàn)在光從空氣斜射入水中，傳播方向為什么發(fā)生了改變?學(xué)生討論后，可在教師的引導(dǎo)下回答．教師演示實驗:光從空氣斜射入玻璃．教師提問:同學(xué)們在剛剛的實驗中看到了什么現(xiàn)象?學(xué)生討論回答．(注:通過進一步類似的演示實驗，讓學(xué)生對光的折射現(xiàn)象有個初步印象．同時更加熟悉新器材的使用．)教師:現(xiàn)在請同學(xué)們完成兩個實驗:學(xué)生實驗:(1)光從空氣斜射入水中;(2)光從空氣斜射入玻璃．教師提問:大家在剛剛的實驗中看到了什么現(xiàn)象?請一個學(xué)生回答，其他學(xué)生可補充．教師:這些實驗也可表明光可以在玻璃、空氣、水中傳播．像這些可以讓光通過的物質(zhì)我們稱之為光的傳播介質(zhì)．對上面的實驗我們可以歸納為:光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播;光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，有一部分光被反射回來，有一部分光進入另一種介質(zhì)，且光的傳播方向發(fā)生改變．這就是我們本節(jié)課要研究的內(nèi)容:光的折射(板書)．
3．2進行新課
教師:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做光的折射．用多媒體展示光從空氣斜射入水中的現(xiàn)象和光學(xué)示意圖．分別介紹入射光線、反射光線、折射光線、法線、分界面、入射角、反射角、折射角等概念．教師:請大家利用手邊器材完成下列兩個實驗，注意觀察所有的光線是否在同一平面且在紙上畫出大概的折射光線，標(biāo)出入射角和折射角．(1)光從空氣斜射入水中．(2)光從空氣斜射入玻璃中和從玻璃磚中出來的情況．教師:請大家根據(jù)畫出的光路圖，比較折射角與入射角的大?。?學(xué)生在實驗的同時畫出光路圖，既可培養(yǎng)學(xué)生的動手能力又能提高學(xué)生的思維能力．學(xué)生完成實驗，畫完圖后，教師選一個學(xué)生畫的圖進行實物投影，講解評價．教師:請大家再次利用手邊器材完成下列幾個實驗，并在紙上畫出折射光線，標(biāo)出入射角和折射角并比較大小．學(xué)生實驗:(1)光從水中斜射入空氣;(2)光從玻璃斜射入空氣．學(xué)生完成實驗，畫完圖后，教師選一個學(xué)生畫的圖進行實物投影，講解評價．教師將學(xué)生畫的正確的幾幅圖放在一起進行比較．學(xué)生討論，教師引導(dǎo)，得出結(jié)論:光斜射時，空氣中的光線與法線的夾角總比其它透明介質(zhì)中的光線與法線的夾角大．教師:請大家利用手邊器材完成下列幾個實驗，注意觀察入射光線和折射光線．左邊一大組完成實驗:(1)光從空氣斜射入水中，讓入射光線逐漸靠近水面．(2)光從水中斜射入空氣，讓入射光線逐漸靠近水面．右邊一大組完成實驗:(1)光從空氣斜射入玻璃，讓入射光線逐漸靠近玻璃表面．(2)光從玻璃斜射入空氣，讓入射光線逐漸靠近玻璃表面．請兩大組各派一個代表說出實驗的現(xiàn)象，其他學(xué)生可進行補充．(注:培養(yǎng)學(xué)生在實驗時的合作競爭意識，提高學(xué)生對實驗現(xiàn)象描述的語言表達能力．)學(xué)生討論，教師引導(dǎo)得出結(jié)論:光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，入射角增大(或減小)時，折射角也隨之增大(或減小)．教師:剛剛我們做的所有實驗都是光斜射時的實驗，那么如果光垂直于分界面入射時情況會怎樣呢?請大家再次利用手邊器材完成下列幾個實驗，并完成光路圖．(1)光從空氣垂直射向水中．(2)光從空氣垂直射向玻璃磚.教師:把我們剛剛做的大量實驗做個小結(jié)，應(yīng)該可以發(fā)現(xiàn)光在折射時具有以下特點:當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi);折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè);入射角增大(或減小)時，折射角也隨之增大(或減小)．光垂直于介質(zhì)表面入射時，折射角等于零．(注:劃橫線部分由學(xué)生回答．)教師:我們在前一章學(xué)過，光在反射時，光路是可逆的，那么在折射時，光路是否可逆呢?學(xué)生實驗:探究光在折射時，光路是否可逆．教師:通過實驗我們又知道了光在折射時的一個特點:光在折射時，光路是可逆的．
3．3利用光的折射特點解釋生活中的一些現(xiàn)象
(1)學(xué)生實驗:將一只直的筷子斜放在空碗中，向碗內(nèi)緩緩注水．要求學(xué)生觀察并描述看到的現(xiàn)象．教師用畫圖法簡單講解此現(xiàn)象的原因．并說明從岸上看水里的物體，水里物體的位置變淺了．(2)實物投影課本第80頁最上面的三幅圖，引導(dǎo)學(xué)生利用光的折射解釋此現(xiàn)象．(3)學(xué)生實驗:將一枚硬幣放在不透明碗的底部，然后向后退到恰好看不到硬幣的位置．另一位同學(xué)向碗內(nèi)緩緩注水(注意不要移動硬幣的位置)，第一位同學(xué)注意觀察現(xiàn)象．學(xué)生討論后，嘗試用光的折射現(xiàn)象解釋此現(xiàn)象．(4)課堂閱讀:讓學(xué)生閱讀課本第82頁，知道我們每天看到的太陽為什么有時形狀不同．
3．4交流與小結(jié)
學(xué)生討論今天學(xué)到了哪些知識?學(xué)生發(fā)言，其他學(xué)生補充．
