光学干涉实验模拟（论文）.doc

乐山师范学院级毕业论文（设计） PAGE 1 光学干涉实验模拟—Matlab Web Server在构建虚拟实验室中的应用 物理与电子信息工程学院 物理学 [摘要] 本文介绍了Matlab Web Server 的网络虚拟实验室的架构原理、构建方法与开发步骤，以杨氏双缝干涉，牛顿环和迈克尔逊干涉仪为例，介绍了运用Matlab Web Server相结合建立光学网络虚拟实验室，并通过计算机模拟观察实验结果。 [关键词] Matlab Web Server 虚拟实验室 光学干涉 0 引言 随着高校规模的不断扩大，在校生越来越多，并且随着现代教育技术的不断发展，远程教育和网上学习也越来越被人们所接受，这对教学手段和方法提出了挑战；而理工科学科中实验是很重要的一项，传统的实验室手段已不能满足现代教学的需要；而计算机技术的发展和网络的普及，使虚拟实验室技术得以应用和发展。 在理工科学科的实验中光学实验内容比较抽象，如不借助实验，学生很难理解实验原理和过程。传统学校教育中光学实验的进行一般要稳定的环境、高精密的仪器，在实验进行中，往往很难调试到理想的状态。而远程教育中的实验教学由于学生与教育机构存在空间上的分离，一直是传统远程教育的难点，成为制约远程教育质量的一个重要因素。随着计算机技术、网络技术和仿真技术的发展．网络虚拟实验平台的构建已经成为可能。通过网络环境实施光学虚拟实验，能够拓宽信息渠道与流量，扩大了实践活动的范围，不仅为学校实验教学提供了辅助教学手段，而且为远程教育中的实验教学增加了活力。通过计算机仿真光学实验，配合理论课的讲解，把光学课程涉及的现象展示在学生面前，能够加深学生对光学内容的理解。同时学生可以根据对光学原理和规律的理解，自己设置仿真实验中的可控参数，探索和发现光学世界的奥秘，调动学习的积极性。 在计算机的普及和网络技术的快速发展的浪潮中，Web技术和其它基于Internet的工具在实验中的应用变得原来越重要。利用内容丰富的、生动的Web页面展示教学内容，增强了学习积极性，极大地体现了受教育者的学习主动性，提高学习效率。这种基于Internet的交互式操作实验为使用人员提供了一种更便利、广阔的环境。MATLAB是目前最流行的科学计算语言之一，MATLAB 6．0以后的版本提供了WebServer组件，为MALTAB的Web应用搭建了桥梁，借助它可实现MATLAB的B／S模式系统的开发．在教学上利用它建立远程数值分析虚拟系统，避免了安装MATLAB软件和烦琐的程序输入与调试的局限性，能随时随地的利用Internet方便快捷地进行远程交互式仿真虚拟实验。虚拟实验是对其他操作性实验的有效互补，缓解了实验设备投入资金不足的矛盾，远程虚拟实验也将成为实践教育不可缺少的一部分。本文讨论基于Matlab Web Server技术建立远程实验室，模拟光学干涉实验中杨氏双缝干涉，牛顿环和迈克尔逊干涉仪的等倾干涉。 基于Matlab Web Server的网络虚拟实验室系统构架 网络虚拟实验室架构是一个基于Matlab Web Server纯软件的虚拟实验分析系统，它采用B／S(Browser／Server)模式。在该模式下，用户端只需使用标准的Internet浏览器就可以展现实验的过程。Matlab Web Server 主要由两部分组成，一部分是MATLAB Web 服务器，它实际上是一个可执行的应用程序matlabserver.exe。另一部分是Web 服务器代理，即可执行程序matweb.exe，是MATLAB Web 服务器的TCP/IP 客户端，它将所有对MATLAB 的请求重定向到matlabserver.exe 进行处理。在具体实现时，还必须对Matlab Web 的服务代理与服务程序进行适当的配置，这分别通过文件matweb.conf 与matlabserver.conf 来实现。系统要提供WWW 服务，就必须要有一个Web 服务器，整个系统的工作流程如图1 所示。 用户1用户n 用户1 用户n HTML 输入文件 HTML 输出文件 HTML 输入文件 HTML 输出文件 HTTP服务器 matweb matlabserver MATLAB M文件和数据 图片 图1 MATLAB Web Serve工作原理 2 基于Matlab Web Sewer的网络虚拟实验室构建 基于Matlab Web Server的网络虚拟实验室构建按有Web服务器的配置、Matlab Web Server配置、编写html和m文件。下面对这几点做详细介绍： 2.1 Web服务器安装和配置 本系统采用Windows Server 2003版本，MATLAB是7.O.4版本,IIS6.0版本web服务器。现