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亞太科學教育論壇，第九期，第二冊，文章六(二零零八年十二月) 朱紅紅 兩本大學物理教材光學部分的比較研究
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亞太科學教育論壇，第九期，第二冊，文章六(二零零八年十二月) 朱紅紅 兩本大學物理教材光學部分的比較研究
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對這兩本教材的光學部分筆者從以下幾個方面進行比較:結構體系，述說方式，與現代物理融合等。
在教材一中，關於光學部分，它主要介紹了 波動光學。在教材體系上,它把波動光學的內容作為“波動”的一部分滲透其中。總的體系是,以機械波為例闡述波動的一般性質、一般 描述；接著引入電磁波,介紹電磁波的特徵。最後,把光作為實例介紹其實驗現象及應用。對於波動光學它具體地涉及到光的一些基本性質即光的偏振，干涉和衍 射。這樣的體系可以避免理論和實驗現象分割,可以作到理論、實驗、應用一氣呵成，體系顯得緊湊，簡潔。
在教材一波動光學的結構編排上別具匠心， 就是先介紹光的偏振，再介紹光的干涉。而教材二是先介紹光的干涉後再介紹光的偏振，並且國內其他教材在結構編排上也大多採用了教材二的方式。光的偏振涉及 光的振動方向問題，而光的干涉主要講相干光的疊加。教材一在講光的偏振時，是先從近代物理和微觀角度介紹光產生的微觀機制，進而從微觀機制上介紹了偏振光 和自然光，並在講雙折射和波片時引進了光程的概念。因此在講光的干涉時，很自然地指出滿足干涉的條件是：同偏振，同頻率，恒定相位差。並指出了如何利用偏 振片和波片獲得相干光，接著介紹了偏振光的干涉。這個體系安排與其他常見教材中的傳統體系安排比起來筆者覺得更具邏輯性，層次性，易於學生們理解和接受， 使學生能從本質上具體地把握物理現象，筆者認為這個獨創的，新穎的體系安排是國內許多教材可以借鑒的。
在教材二中，它的結構編排也很有特色。開 門見山的介紹光學部分，而把振動與波動列在力學篇章裏講解了。它的光學部分包括：光的干涉，光的衍射，光的偏振，並以一大章節的結構安排介紹了光與物質的 互相作用：光的吸收、散射和色散等內容。它除了主要討論波動光學外，還對量子光學和現代光學中的某些問題進行了比較詳細的討論。教材二涉及的知識面比較 廣，討論的基礎性內容寬於教材一，起點比較高,它是建立在已有相當的物理與數學知識基礎之上，面向的物件是具有較好數學與物理功底的高等學校理工科非物理 專業的大學生，如北京大學非物理專業的部分學生就使用該教材，東南大學強化部（吳健雄學院）自上世紀末以來也一直使用該套教材。
如教材二中，在討論光的干涉前，作為光學部分的序言，有了光學概論這一節：從經典光學到現代光學，光的電磁理論，光的複振幅描述，對光學進行了總體的概述。並在講完波動光學後，還加入光與物質相互作用這一章節，而這一章節在非物理專業物理教材中一般不作具體的介紹。
光學通常分為幾何光學、波動光學和量子光 學三部分。這兩本教材中對波動和量子光學都涉及較多，而幾何光學涉及較少，由於這兩套教材使用物件的中學物理基礎一般較好，對幾何光學可以不做專門的介 紹。從這方面我們可以感受到這兩部教材以學生為本的人本主義教育理念和因材施教的教學特色。
教材二在語言的述說方面比較直白，嚴肅， 簡約，以平鋪直敍見長，中國目前的理工科的教育形式從這種述說方式上也可窺見一斑。雖嚴肅有點拒讀者于千里之外的感覺，但也培養了學生嚴謹治學，實事求是 的治學和科研態度。教材一借鑒了國外的述說方式，語言雖樸實簡約，但通俗易懂，輕鬆不拘謹，好像把讀者作為一個傾訴的物件，有點娓娓道來，讓人親近的感 覺，從而體現了以學生為主導的教學思想。讀者認為對於這兩種語言敍說方式，國內教材可以相互借鑒，使兩者互為補充，相得益彰，使學生能夠在輕鬆愉快的閱讀 環境中學習又能養成嚴謹治學的科學態度。
例如在描述自然光的光強時，教材二給出了簡約但嚴謹的解釋和說明。而在教材一中先來了個設問：應該如何來描述這種自然光呢？引起學生的注意和思考，接著用了首先，其次，所以等一些關聯詞，層層推進進行說明，邏輯性較強，最後得出結論。
關於公式與定律推導方式，教材二的公式與定律的推導較為嚴密，通常都是應用演繹法，由各種情況出發，最後總結為一條普遍規律。相比較而言，教材一有時不刻意強求公式與定律的嚴密推導，有些結論往往由一具體的特例歸納而出。
比如在介紹光波的空間相干性時，為了推導 光源尺度對干涉的影響，在教材一中，為了避免繁瑣的數學推導，取了光源上端點與中點的相干特殊情況加以說明，而在教材二中則是取光源的上下邊緣兩套條紋錯 開半個間距嚴密地一步步的推導。在闡述惠更斯-菲涅耳原理時，教材二為了體現推導的嚴密性，引入了菲涅耳衍射積分公式，進一步推導出菲涅耳-基爾霍夫公 式。而在教材一中，只是對現象作了詳細的說明，並直接給出結論，並沒有嚴格的推導過程。
由於科學技術的高速發展迫切要求物理教學 現代化，以及經典物理與近代物理分割的問題，使現代化成為面向二十世紀課程教材改革的主旋律。因這兩本教材都是面向二十一世紀推出的新教材，所以兩本教材 都比較注重引入現代物理知識。而引入現代物理的方式，目前有“開視窗”和“大融合”兩種方式，更多的教 材採用了“開視窗”的方式，所謂的開視窗是指自洽的經典物理封閉體系對外開放，把經典內容通過視窗引出去，與近代物理或前沿課題 聯繫起來[1]。這兩本教材也是採用“開視窗”的方式。
在教材一中每一章節後都加了關於現代和前沿物理知識的專題選讀。比如在講光的偏振這一章節後，加了分子光學簡介。在光的干涉與衍射後，以專題選讀的形式介 紹了空間濾波和全息照片。通過這種形式使學生對現代物理有個大體的認識是該教材的一大特色和亮點。在教材二中，在光的衍射中直接有了現代光學這一節。現代 光學它介紹了光資訊處理與全息照相，而在偏振光的干涉中介紹了光彈效應和電光效應。兩本教材中介紹的物理學前沿理論，以及與物理學相關的科技知識及應用的 實例向學生展示了一個蓬勃發展的物理學，開闊了學生的視野、激發學習興趣、啟迪創造性。
