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「圓形針孔繞射之程式分析、實驗量測」教學實作活動 嘉大電物系展現具體學習成效

嘉義大學電子物理學系許芳文教授獲高等教育深耕計畫113年度「教學實踐研究課程」及學生雙語化學習之普及提升計畫113學年度第2學期「全英語授課(EMI)課程」計畫補助,近期在綜合教學大樓A32-304普物實驗室辦理電物系三年級「光學(II)」課程「圓形針孔繞射之程式分析、實驗量測」教學實作活動,學生獲益良多。

本項「圓形針孔繞射之程式分析、實驗量測」教學實作活動,其程式分析內容:利用電腦程式作圓形針孔繞射(多個點光源極座標分布電場疊加)的模擬分析。其實驗量測內容:利用綠光雷射筆及各種尺寸的圓形針孔狹縫片進行圓形針孔繞射環紋圖影像的實驗觀測紀錄,並以Tracker電腦程式計算分析其繞射環紋的分布特性,探討其各階Fraunhofer繞射環紋的半徑與圓孔尺寸大小之關聯性,藉此提升學生對於光學繞射的學習興趣,並加強學生在光學量測分析技術之實作經驗與能力。

上述「圓形針孔繞射」創新教學活動於112學年度第2學期、113學年度第2學期電物系三年級「光學(II)」專業選修課程中實施合計兩次,修課人數分別為15人及13人。本實作活動頗受修課學生歡迎,加深學生對於光學繞射理論的理解,同時也提升科學計算和模擬能力。透過上述創新教學活動,學生可以學會如何進行圓形針孔繞射環紋圖影像的電腦程式模擬分析及實驗觀測紀錄,並以Tracker電腦程式計算分析其繞射環紋的分布特性,探討其各階Fraunhofer繞射環紋的半徑與圓孔尺寸大小之關聯性。學生普遍認為這是個難得的寶貴經驗,並且獲益良多。

未來將持續設計更多樣化的基礎光學實驗量測實作活動,並逐步增加程式分析的訓練項目,藉此提升學生對於光學現象的學習興趣,並加強學生在光學量測分析技術之實作經驗與能力。


圖1:電子物理學系許芳文教授示範講解圓形針孔繞射電腦程式計算分析。(照片由許芳文主任提供)



圖2:電物系學生操作圓形針孔繞射實驗量測。(照片由許芳文主任提供)



圖3:電物系學生操作圓形針孔繞射實驗量測。(照片由許芳文主任提供)



圖4:電物系學生操作圓形針孔繞射電腦程式計算分析。(照片由許芳文主任提供)



圖5:電物系學生操作圓形針孔繞射電腦程式計算分析。(照片由許芳文主任提供)



圖6:電物系學生操作圓形針孔繞射實驗量測。(照片由許芳文主任提供)

點閱 點閱:77 更新時間 更新時間:2025-08-11 16:37 發佈時間 發佈時間:2025-08-11 16:37 發佈單位 發佈單位:嘉義大學