虚拟现实技术在光学实验的应用探讨

李威

摘 要：随着信息技术的高速发展以及科学技术的不断进步，在我国的教育方面如何更好地提高教育质量，并且利用不同的技术达成光学实验中的教学效果，已经成为了很多人员目前所思考的问题之一。特别是将虚拟现实技术应用到实验中能够提高实验的整体研究效果，并且培养学生的研究能力以及综合素质。但是从目前的实际发展而言，如何将虚拟现实技术应用在光学实验中，仍旧存在着很多问题。本文的主要目的就是针对这些问题进行解决，更好的将虚拟现实技术应用在光学实验中。

关键词：虚拟现实技术；光学实验；应用探讨

引言

所谓虚拟现实技术，其主要指的是人们借助计算机技术以及相关的硬件设备来构建的虚拟幻境，其中幻境是通过人们的视觉、听觉、触觉等等不同的感觉进而觉知到的东西。虚拟现实技术，也可以说是由三维交互式计算而生成的模型，这种模型可以模拟现实生活。为人们的发展以及科学研究带来更多的积极影响，当前利用虚拟现实技术已经与多种学科进行融合，并且取得了相对于不错的成果，无论是在心理学、控制学或者是数据库的设计中，都应用了这种技术来不断地进行创新和发展。

一、虚拟现实技术在光学实验中的作用

将虚拟现实技术应用的光学实验的过程中，能够在实验室内建立光学实验的仿真系统，无论是学生或者是教师，都可以在这一系统内完成不同的实验项目和传统的光学实验不同，在以往的光学实验过程中，经常会出现器具的磨损、摔坏等等不同的情况，这些情况都会造成资金的损害，而利用虚拟现实技术所存在的光学器件，这不会出现磨损或者摔坏的情况，这些情况都更加有利于光学实验的创造和发展，同时利用虚拟现实技术，还能够在进行光学实验的过程中，从创造一个更加真实的实验条件，比如说在光学实验中最经常需要的按时条件。以往在进行光学实验时，会遇到很多抽象化的实验，这些抽象化的实验难以让学习者快速的看到实验现象，更难以让学习者快速地完成实验学习实验所应该得到的知识，而利用光学虚拟实验系统，则可以把相对于抽象且复杂的实验进行简单化，这种方式不仅仅能够让学习找快速地看到实验现象，并且能够快速的获得实验知识。通过在光学虚拟实验系统中所出现的虚拟光学器来进行实践操作，能够提高学生在学习光学实验的过程中其操作的能力。在利用光学虚拟实验系统进行实验之后所生成的实验数据以及处理数据及误差相对于传统的光学实验更小，并且能够自动进行误差分析，净生成实验报告，能够减少人们所需完成的工作量，并且提高实验的实际效率。基于虚拟现实技术所完成的光学仿真实验系统，不仅仅具有操作简便，且实验效果相对逼真的优点，同时利用这一方式还能够促进学生的动手操作能力，以及锻炼学习者在学习光学实验的过程中，其自身的创新设计能力。

二、虚拟现实实验系统实现及具体应用

在利用虚拟现实技术完成光学实验的过程中，可以利用所给予的虚拟实验环境，清楚地观察到在实际光学实验中所用到的所有不同分光计以及相关的实验仪器，在这种环境下，作为实验的工作人员可以通过不同的方式无限制地接近光学仪器，并且完成操作。同时作为实验人员还可以对光学仪器进行实际拆卸以及组装，加速实验人员对于光学仪器的了解和认知，这种方式能够快速提高实验人员对于光学实验知识的深入研究。在传统的光学实验过程中，存在的最严重的问题之一就是很多实验者对于光学仪器的各个部件并不够了解，进而导致在实际实验中出现失误，而利用虚拟实验环境，则可以对于光学仪器进行非常准确的了解，并且对于不同的零件进行分析，能够准确地认识到不同的零件在这一实验中所起到的作用。同时在虚拟实验环境中，实验人员还可以通过对反光镜的调节，实现分光计，望远镜筒与平行光管的共轴调节，这种方式能够让实验人员看到更多的实验现象，并且还可以同时进行其他操作，可以达成光学实验的不断创新，甚至发现到其他以往难以发现的实验现象，这对于光学实验的发展而言十分重要。

三、虚拟现实实验系统效果

以往在進行光学实验的过程中，经常会出现由于实验设备本身的价格过贵，或者实验场地以及教学经费不足等等不同的情况，而导致实验难以快速且有效的完成，甚至导致很多实验都只仅仅是利用多媒体或者是利用书本进行分析，这些问题都导致了我国在光学实验中难以进行更多的创新，并且得到更多的研究成果。而利用虚拟现实技术则可以改变这一问题。在使用虚拟现实技术进行光学实验过程中，最大的优点就是不再局限实验的地点，实验的方式以及实验的场所，利用虚拟现实技术，即使是在家里，同样可以完成各种不同的实验，并且给人带来非常真实的实验体验，让实验者能够对与实验内容理解得更加透彻，同时发现更多的实验数据。在光学实验过程中还出现了另外一个严重问题，就是有些实验因为其本身具有危险性或者其他因素难以进行攻克，而利用虚拟学技术则可以改变这一问题，因为虚拟实验技术不会对人体造成实际的伤害，并且能够帮助人们完成这些本来难以实际操作的实验，发现我们以往没有发现的科学现象，为光学实验的突破以及创新做出新的贡献。在实际利用虚拟现实技术中，还能够对光学实验中的各种不同现象进行多次分析，保证数据的可靠性和准确性，为我国光学实验的研究提供更加坚实的数据基础。

结语

综上所述，利用虚拟现实技术，可以在研究实验的过程中，建立一个光学实验的仿真系统，这种系统不仅仅能够位于实验提供更多的实验环境，同时也可以保证实验者在进行实验的过程中，不受到时间以及地点的限制，来帮助实验者更加快速的提高实验质量和实验效率，同时也能够有效地减少实验在使用的过程中其运营成本的资金。随着社会的发展以及虚拟现实技术的不断提高利用这一技术不仅仅能够为光学实验起到一个辅助作用，同时也是光学实验室在建设以及改革的过程中一个重要方向，这对于我国光学实验研究有着非常大的应用价值以及发展前景，能够为我国光学实验带来更多更加积极的创新力量。

参考文献：

[1] 崔海瑛，韩志友，任艳东，杨瑞.虚拟现实技术在光学实验的应用[J].科技创新与生产力，2017（01）：39-40+44.

[2] 范瑞明.虚拟现实技术在光学实验教学中的应用[J].兰州教育学院学报，2013，29（01）：135-136.