基于COMSOL和MATLAB的近轴光学隐形的研究

基于矩阵光学原理实现透镜组近轴光出现隐形区域,探究了不同参数的透镜对光学隐形区域的影响;采取正交实验设计,分别使用MATLAB和COMSOL对隐形区域进行了数值模拟,对比得出了隐形区域的影响因素,并进行了可视化呈现。结果表明,透镜的焦距和半径影响隐形区域,当透镜的直径不变时,若透镜的焦距为f,此时隐形区域t_(1)和隐形区域t_(2)的体积之和最小,当透镜的焦距小于f时,透镜的焦距与隐形范围呈负相关;当透镜的焦距大于f时,透镜的焦距与隐形范围呈正相关;当透镜的焦距不变时,透镜的直径与隐形范围呈正相关。各个透镜参数对隐形区域的体积的影响因素排序为:焦距f_(2)>直径h_(1)>直径h_(2)>焦距f_(1)。研究结果对于深入理解光学隐形区域的形成及其受透镜参数调节的影响具有重要的意义。

基于IYPT赛题的“凸透镜组隐形系统”中学物理项目式学习设计

根据“强基计划”背景下的高中拔尖人才培养或者学科竞赛训练的物理教学需求,运用黑箱模型与光学传输矩阵对2022年IYPT的“invisibility(隐形)”竞赛题深入分析并做简化处理,将竞赛题与项目式教学深度融合,形成“凸透镜组隐形系统”项目式学习设计.引导中学生利用光学透镜折射及成像原理,理解并探索“光学隐形”问题,增强运用物理知识和科学探究方法解决实际问题的能力,并培养自主学习和创新思维习惯.