另外為了方便平臺的使用，提供網(wǎng)頁版平臺，利用 webGL 技術(shù)將項(xiàng)目部署至網(wǎng)頁，學(xué)生只需在瀏覽器打開網(wǎng)頁即可在線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，無需下載任何軟件。

3 仿真實(shí)驗(yàn)流程

該平臺主要支持 3 個(gè)實(shí)驗(yàn)：反射式全息照相、二次曝光法測定鋁板的彈性模量、透射式全息照相[3]。

以二次曝光法測定鋁板的彈性模量實(shí)驗(yàn)為例，進(jìn)行一次完整的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

對于場景中的所有儀器設(shè)置均與實(shí)驗(yàn)室中一致[3]，在該實(shí)驗(yàn)中使用不到的儀器只需將其擺放在旁邊。

首先進(jìn)行光路調(diào)節(jié)，如圖 10 所示。利用鼠標(biāo)可以調(diào)整平面反射鏡的位置、高低、俯仰等角度，同理也可調(diào)整擴(kuò)束鏡的位置與角度，將激光通過擴(kuò)束鏡形成的光斑略比干板小一些，同時(shí)保證鋁板與激光大致垂直。

調(diào)節(jié)完成后，將激光先擋住，前往干板盒取一塊干板，并將干板放上，之后掛上一個(gè)砝碼，如圖 11 所示。

讓激光形成的光斑照在干板上，進(jìn)行第一次曝光，時(shí)間為 25 秒（圖 12）。

之后將激光擋住，掛上第二個(gè)砝碼，待穩(wěn)定后再將擋光板移開，進(jìn)行第二次曝光，時(shí)間為 35 秒（圖 13）。

曝光完成后，進(jìn)行干板的處理：將曝光后的干板用鼠標(biāo)點(diǎn)擊，放在純凈水中浸泡 30 秒取出，濾盡水；將干板依次放入 40%、60%、80%濃度的異丙醇溶液中各脫水 30 秒后取出；最后將干板放入 100%濃度的異丙醇中脫水，直至干板呈現(xiàn)紅色或黃綠色為止（圖 14）。

最終即可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖 15 所示，可使用直尺測量條紋間距，并利用一元線性回歸法得到鋁板的彈性模量。反射式全息圖在記錄時(shí)用波長為 632.8nm 的激光，可以預(yù)期，用白光再現(xiàn)，像也應(yīng)是紅的，但實(shí)際上，看到的再現(xiàn)像往往是綠色的，其原因是底板在沖洗過程中，乳膠發(fā)生收縮，使干涉層間距變小[3]。

對于其他兩個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以經(jīng)過類似操作，下面給出調(diào)整光路后的示意圖如圖 16、圖 17 所示。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

對于二次曝光法測定鋁板的彈性模量實(shí)驗(yàn)，原始數(shù)據(jù)見表 1 所示。

由《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》課本中兩次曝光法測定金屬板的彈性模量中可知[2]

在本實(shí)驗(yàn)中，α ≈ 0，β ≈ 0，因此我們的式（13）可化簡為

令 y = l 2(3L - l )，x = k，設(shè)直線方程 y = ax + b，則

，得到如表 2 所示線性回歸數(shù)據(jù)表。

線性回歸得到

a = 7275.061×10-9 m

b = 6160.821×10-9 m

r = 0.9994

在實(shí)驗(yàn)中 L= 50mm，b = 30mm，h = 0.6mm，λ = 632.8nm，代入式（14）得

鋁板彈性模量公認(rèn)值為 E′ = 72GPa

故相對誤差為

因此，便完成了二次曝光法對鋁板的彈性模量的測定。其他兩個(gè)實(shí)驗(yàn)也與該實(shí)驗(yàn)類似，按照光路圖擺放調(diào)整好儀器后進(jìn)行曝光處理，最后對干板進(jìn)行沖洗處理，即可得到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

下面進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對比，如圖 18 至圖 20 所示。