探究平面镜成像

探究平面镜成像（共11篇）

探究平面镜成像 篇1

合作学习是改变教师传统的课堂“灌输式”教学模式, 利用学生在课堂上主动探索和建构知识, 发挥学生主体地位的一种教学方式, 是课改以来最具生命力的一种课堂教学方式之一。学生在合作学习过程中对同伴的立场、观点和所提供的事实不断地进行比较、分析、推理、判断和综合, 从而有助于学生高级思维能力的发展以及创造精神的培养。同时学生对合作过程中动机、态度、情感等非认知方面的变化, 弥补了学生在非认知品质发展的缺陷, 从而有效地促进了学生非认知品质的良好发展。然而课堂上学生合作时学习的主动性得到体现, 并不否认教师在教学中的主导作用, 相反教师的有效引导, 能更好地发挥学生的主体作用。那么, 课堂上如何引导学生开展探究实验合作学习, 才能有效地发挥学生积极参与和构建知识呢?对于这一问题, 本文以“探究平面镜成像特点”为例进行粗浅探讨。

“探究平面镜成像特点”的教学设计及教学实录如下。

一、三维目标要求

1.知识与技能目标:

了解平面镜成像的特点;了解平面镜成虚像;了解虚像是怎样形成的;了解日常生活中平面镜成像的现象。

2.过程与方法目标:

经历“平面镜成像特点”的探究过程;学习实验探究的基本思路和掌握替代法;通过折纸, 感悟虚像的形成原因。

3.情感态度与价值观目标:

在探究“平面镜成像特点”中, 体会到小组合作学习, 更易克服困难、解决问题, “发现”成功的喜悦;通过对桂林山水的图片观察, 感受大自然的美;通过对平面镜的物与像对称的讨论, 领略平面镜成像中的简洁对称之美;通过实验, 培养实事求是的科学态度;通过利用平面镜的小发明、小制作, 认识平面镜在科学技术、生产和生活中的广泛应用。

二、能力培养目标

本节设计“探究平面镜成像特点”的实验合作活动, 从看、想、交流、做、总结等多方位培养学生的观察能力、表达交流能力、动手操作能力、协作能力、分析归纳能力等等, 从平面镜的应用上培养学生能以辩证的思想看待问题的能力。

三、合作实验准备

1.学生准备 (按小组) :

自带平面镜 (2～4个) , 白纸四张、铅笔、刻度尺等。

2.教师准备 (为小组) :

平板玻璃两块、相同的蜡烛两枝。

四、合作学习过程设计

1.程序设计:

观察猜想⇒实验设计⇒进行实验⇒结果及评价。

2.过程设计:

师:请同学们拿出平面镜, 对着镜子仔细观察镜中的像与物并进行比较, 从不同角度你会有哪些发现?要求: (1) 小组成员轮流观察并记录发现; (2) 每个合作小组中必须有不少于四点的发现 (说明:四点发现, 对学生个人来说是比较困难, 但如果放在小组就比较容易, 这可激起学生主动合作交流的积极性, 在独立思考的基础上发挥集体智慧) ; (3) 每个小组选一代表汇报发现结果, 看哪个小组能获得发现之王? (说明:强调学生的交流和表达能力、组间形成竞争)

每个小组学生都能仔细观察镜中的像, 然后开始交流发现, 再观察辨别发现真伪, 再由组长进行记录, 总结小组集体发现, 选定一人进行汇报。

师:这次活动1组发现的情况最多, 是发现之王。虽然4组发现的现象少点, 但是实验时人人认真, 希望该小组在以后的实验中能多积极探索, 也会成为发现之王。 (说明:及时鼓励后进小组, 委婉分析失败的原因, 引导他们下次成功)

评价说明: (1) 教师在学生汇报前, 尽量让学生将汇报的各个发现写在纸上, 避免后汇报的小组仅汇报不同的发现, 将其他小组先汇报的发现作为自己小组的成果。 (说明:保证评价的公正性) ; (2) 必须让每个小组都发言, 避免发现少的小组失去锻炼评价的机会, 损害后续合作学习的积极性; (3) 积极评价合作的主动性与各小组的成果, 同时褒奖一些具有特异思维的学生。

师:刚才大家的发现都很有价值, 下面我们来思考:如何通过实验验证发现的准确性?需要哪些器材?针对像与物的大小、像与物到镜面的距离的关系以及像与物相对镜面是否对称等你如何寻求它们的规律?请各位同学认真思考后, 提供方案。 (说明:强调学生的独立思考, 避免部分学生不动脑筋, 只想在其他同学中得到答案的偷懒行为发生)

A生:需要平面镜、刻度尺、白纸、铅笔、两枝蜡烛。

师:回答得很好 (及时鼓励, 延续学生大胆发言的信心) , 还有其他方案吗?如有, 那需要哪些器材?

B生:有;需要玻璃板、刻度尺、白纸、铅笔、两枝蜡烛。

师:我们都知道, 玻璃板也能成像, 但它与平面镜哪一个成像效果更好呢?我们应采用哪种方案呢?

……

师:实验时, 需要扶好镜子, 同时还要用另一枝蜡烛去重叠像, 并要量物距、像距, 一个人能顺利完成吗? (说明:实验复杂, 激起学生合作实验的需求)

生:不能, 我们需要两人合作。

师:好的, 你们把4人组分成两小组进行实验 (说明:分组合作不能教条, 根据条件可以重新分成2人或者3人组, 目的让更多的学生动起来, 发挥学生主动积极探究的精神) , 协调好实验的分工, 共同完成实验 (说明:培养学生的分工协调能力) , 值得注意的是, 实验时出现困难应立即汇报。

C生:老师, 我们发现无法确定平面镜中像的位置。

D生 (抢说) :我们玻璃板能够找到像的位置。

师:很好, C生组能在实验中发现问题并及时汇报, D生组不但能够发现问题, 并能够及时解决问题, 希望其他小组向他们两组学习 (说明:评价时应及时将个人的发现转化为集体智慧, 避免个人英雄主义出现, 同时号召其他同学向他们学习, 既保护和促进他们积极思考解决问题的积极性, 还增加不同小组的竞争意识) 。希望大家在下面的实验中积极配合, 同心协力, 更快更好地完成实验。同时能够在实验中发现问题, 分析问题, 更能解决问题。

学生开始实验, 教师不断巡视, 及时纠正和解决学生在实验过程中出现的错误及困难 (说明:教师在学生合作实验中不能无所事事, 要指导困难学习小组, 甚至直接参与落后小组的探究实验, 引导他们顺利完成实验, 从而培养他们的实验信心) 。学生实验结束后, 各组汇报实验结果并分析总结实验过程中出现的问题。

实验总评: (1) 对学生在实验过程中, 发现一枝蜡烛存在两个像, 要大力表扬, 并引导学生分析原因。 (2) 对于得出物距稍大于像距的实验小组, 要充分肯定他们实验的严谨性, 帮助他们分析得到这样结果的原因, 建议、鼓励他们课后再取更薄的玻璃进行实验, 以检验结果的正确性。 (3) 对于有些小组有时物无法重叠像的原因进行分析。 (4) 评价部分小组只得到一组数据的缺陷。 (5) 对小组活动进行整体评价, 引导学生课后自评。

五、教学反思

第一, 在较复杂的实验探究课上开展合作学习, 一般分三个阶段进行, 即观察猜想、设计、实验。如探究弦乐器音调影响因素、液体蒸发快慢的影响因素、浮力大小的影响因素、滑轮组的机械效率、欧姆定律等都需要这三个阶段。切不可忽视前两个阶段的合作学习, 因为前两个阶段是真正开发学生智力、加强交流合作的重要阶段, 而实验阶段只是培养学生的动手和协作能力的一个阶段。

第二, 三个阶段的时间要设计好, 一般来说, 前两个阶段各5分钟, 实验阶段需要10分钟, 根据具体情况可做适当调整。不管怎样, 教师要提前预设好, 避免匆忙或者耗时过多而降低课堂合作效率。

第三, 实验探究课小组人员个数不需要固定4人, 可根据器材条件灵活机动, 将4人小组再分成更小的小组亦可。汇报结果时, 可让小组汇总后, 以大组 (4人) 汇报。

第四, 在学生实验之前, 教师不要将实验可能出现的问题, 考虑得面面俱到, 只需在影响实验的重大问题上, 点拨到位即可, 其他次要问题则可让学生在实验中考虑、解决, 或在汇报结果时帮助分析纠正, 这样更能体现实验的真实探究性, 而不是单纯地进行验证性实验。

第五, 实验探究过程中, 学生合作已达到三次, 其他内容最好不应再安排合作 (调查结果显示85.3%的学生认为不应超过3次) , 次数太多, 学生会失去兴趣。如对平面镜在日常生活的应用, 无须小组讨论汇报, 直接让学生各自思考, 然后进行抢答补充, 以此增加学生的竞争性。不过在抢答中, 应适度多给“后进生”回答问题的机会, 以增强他们的自信心和勇气。

探究平面镜成像 篇2

探究平面镜成像特点实验

（1）选择什么作为平面镜：玻璃板．

为什么选玻璃板而不选镜子：便于确定像的位置．

（2）对实验中的两只蜡烛有什么要求：完全相同．

为什么选择两只完全相同的蜡烛：为了比较像与物的大小．

（3）实验中玻璃板怎样放置：垂直于桌面．

玻璃板没与桌面垂直对实验产生什么影响：

不论怎样移动后面的蜡烛，都不会与前面蜡烛的像完全重合．

（4）蜡烛的像能否用光屏接收到：不能．

像不能用光屏接收到，说明什么：平面镜成的像是虚像．

（5）实验时用另一只等大的蜡烛与前面蜡烛的像完全重合，目的是：

①比较像与物的大小；②确定像的位置．

（6）刻度尺在此实验中的作用：比较像与物到镜面距离的关系

（7）一只蜡烛在玻璃板后面却成了两个像，原因是：玻璃板较厚，有两个反射面． 怎样验证成两个像是玻璃板有两个反射面的原因：用一个薄玻璃板进行实验．

（8）验证像与物到镜面距离关系时，要进行多次实验，目的是：找到更普遍的规律． 多次实验要改变什么：改变蜡烛的位置．

（9）用跳棋子代替蜡烛进行实验时，缺点是：像比较暗，看不清．

用跳棋子实验时，怎样看清像：用手电筒照亮玻璃板前面的跳棋子．

（10）平面镜成像的原理是：光的反射．

平面镜成像及应用 篇3

一、关于像

所谓像就是从物体发出的光线经过光具后所形成的与原物相似的图景．

1．实像

实像是指从物体发出的光线经过光具后，实际的光线在空间相交所成的像，它是真实存在的，既可以用眼睛观察到，又可以呈现在光屏上．如小孔成像、放映电影、幻灯时所成的像都是实像．

2．虚像

虚像是指从物体发出的光线经过光具后，实际的光线变得发散而不能会聚在一点，但这些发散光线的反向延长线相交于一点而形成物体的像．这个像不是由实际光线会聚而成的，当然也不能在光屏上呈现出来．如在放大镜、显微镜、望远镜等光学仪器中观察到的像都是虚像．

注意 人眼能看见镜子里的虚像，并不是有光线从虚像上射入人眼．平面镜的虚像并不是由实际光线相交而成，而是由镜前物体上射向平面镜的实际光线，经平面镜反射后的反射光线的反向延长线相交而成，进入人眼的是反射光线，但光线好像是从镜后虚像上射出的，从而造成光是从虚像发出的这种感觉．捞不到“水中月”、摘不到“镜中花”就是这个道理．

通过平面镜成像的实验，使我们体会到：虚像的特点是能被人看见，但不能在光屏上呈现．

二、平面镜成像

1．平面镜中像的形成

平面镜所成的像是物体发出（或反射出）的光线入射到镜面发生反射，由反射光的延长线在镜后相交而形成的．如图1所示，光源S在平面镜后的像并不是实际光线会聚而成的，而是由反射光线的反向延长线会聚而成．如果用光屏放在平面镜后的S′处，是接收不到这个像的．

2．平面镜成像的特点

平面镜成像的特点是：（1）平面镜所成的像是一个正立等大的虚像；（2）像与物左右相反；（3）像与物体的大小相同；（4）像和物到镜面的距离相等；（5）像与物对应点的连线和镜面垂直．后三个特点也可以简单地说成是像和物体关于平面镜对称，即反应在图纸上是以平面镜为轴将像旋转180°（或以平面镜为轴折叠像物），像和物体恰好重合．

3．正确理解平面镜成像的特点

学习平面镜成像的规律，应避免产生以下两点错误：

（1）对于平面镜成像中像和物的的连线跟镜面垂直，且它们到镜面的距离相等两个特点，不能只注意其中的一点而忽略了另一点．

（2）对于平面镜中像与物的大小相等的特点，虽然从字面上都能理解，但由于视觉经验，往往会错误地认为“物体距平面镜越远像越小”．纠正的方法可先通过实验，用“重合法”来检验，将玻璃板前的棋子A逐渐远离玻璃板，从前面看去，虚像在逐渐“变小”，但把比A小一号的棋子B放在虚像位置上时，发现两者不能重合，而只有将与A等大的棋子放在虚像的位置上时，两者才能重合，这说明无论物体和平面镜的距离如何改变，也无论虚像“看上去”如何变化，虚像的大小始终和物体等大．

那么当人向平面镜走近时，为何觉得他的像变大了呢？这是人的视觉经验造成的．一辆汽车在远处，我们会觉得它很小，当它向我们驶过来时，我们会觉得它越来越大．二者的道理是相同的．同样可以解释“物体距平面镜越远像越小（等大的虚像看上去会变小）”，这是因为虚像距离平面镜前观察者的距离变远了，导致像的两端与眼睛所成的视角变小了，而像还是与物体等大的．

4．影子和倒影的区别

要区别影子和倒影这两种现象，首先要分清两者的成因．影子是由光在均匀介质中沿直线传播形成的，当光在传播路径上遇到不透明的物体时，它的传播将受到阻挡，在不透明物体的后面形成与物体形状相似的黑色区域，这就是影子．而倒影则是物体通过水平反射面（如水面）反射所成的虚像，如靠近河岸的树木和房子等在水中都会留下倒影．因此，影子和倒影是不同的，它们的区别在于前者属于光的直线传播现象，后者属于光的反射现象．

三、平面镜成像特点的应用

1．确定镜中像的位置

例1在图2甲中画出△ABC在平面镜中所成的像．

解析根据平面镜成像时，像和物体关于平面镜的对称关系作图．欲画出△ABC在平面镜中的虚像，需首先确定三角形上A点、B点和C点在平面镜里的轴对称点A′点、B′点和C′点，再根据像是正立的、等大的虚像，用虚线连结三点即可，如图2乙所示，图中AA′、BB′、CC′都是辅助线，要用虚线表示，而像A′B′C′是虚像，也需要用虚线来表示．

2．确定平面镜的位置

例2图3甲中S为发光点，从它发出的两条光线经平面镜反射后的两条反射光线分别与虚线a′、b′重合，根据平面镜成像规律在图中画出平面镜，并找出S在平面镜里的像S′．

解析平面镜所成的像是反射光线延长线的交点，并且像和物的对应点的连线与镜面垂直，像和物到镜面的距离相等．在图3乙中，延长a′、b′相交于S′，S′即为S的像．连结SS′，作SS′的中垂线PQ，即为镜面．注意标明平面镜的正、反.

3．确定像的位置以及看到像的范围

例3如图4甲所示，M为平面镜，S是一个点光源，在S与M之间有一块不透明的挡板P．问：（1）点光源S在平面镜中的像在哪里？（2）哪些地方可以看到这个像？

解析（1）从点光源S处向平面镜M引两条光线SA、SB，过入射点A、B分别作垂直于镜面的法线，根据光的反射定律分别作出反射光线AA′、BB′，如图4乙所示．反向延长AA′和BB′相交于S′，则S′即为点光源在平面镜中的像．由图4乙可见，像的位置跟没有挡板P时是一样的；（2）光源S发出的光射向平面镜，因挡板P的阻挡，平面镜上只有AB部分被照射到，反射光线只存在于AA′和BB′之间的范围内，所以，只有在这个范围内才能看到平面镜中的像．

说明物体发出的光，只要能到达平面镜，就能在平面镜中成像．像与物的连线总是跟镜面垂直，像和物到镜面的距离相等．要确定能看到像的范围，就要分析反射光线的范围．哪里有反射光线，哪里就能看到像．

4．确定反射光线的位置

例4如图5甲所示，S为平面镜前的一个点光源，A为镜前的一点，试画出从S点发出的经平面镜反射后经过A点的反射光线．

解析此题涉及了光反射的许多知识点，由平面镜成像的原理可知反射光线的反向延长线必经过像点．因此可利用平面镜成像的特点作出点光源的像点S′；然后连结S′A，S′A和平面镜相交于O点，O点即为入射点，SO为入射光线，OA是反射光线，最后完成光路图，如图5乙所示．

说明本题利用了平面镜成像的规律——物、像关于镜面是对称的，先找到点光源S经平面镜形成的像S′，连接S′A交平面镜于O点，再连接SO完成光路图，这种解题的思路方法，应用在很多平面镜的解题中．

5．确定时钟的时刻

例5如图6所示，是从平面镜中看到一台石英钟的指针位置，此时钟的实际读数应是（ ）

A.8点20分 B.4点20分

C.3点40分 D.10点40分

解析本题图示不是钟的实体，而是石英钟在平面镜中所成的像．平面镜成像有一个特点：像和物对镜面是对称的．由此可知，“平面镜中的指针位置是以12点、6点的连线”为对称轴左右对换的．所以要读出图中的实际读数，应把纸翻过来读反面的像，即读数为3点40分，本题答案应选C．

说明平面镜成像的特点是：像的性质——正立的虚像；像的大小——与原物体等大；像的位置——像与物到镜面距离相等，它们的连线垂直于镜面．

四、平面镜成像在生活中的应用

探究平面镜成像 篇4

关键词：问题化解,平面镜,成像

探究“平面镜成像特点”的实验是新课程标准规定的必做实验之一, 在教学中我发现学生会遇到不少困难, 如果学生糊涂地做实验, 则如囫囵吞枣, 只是表面上掌握知识, 死记硬背结论。 老师及时发现问题, 及时化解显得十分重要, 以下是我在教学中一些体会。

一、器材的选择

问题1:如何确定像的位置? 这是个难点, 根据生活经验, 学生很容易猜想出平面镜成像的特点, 这时可引导学生根据猜想选择器材。 要探究平面镜成像的特点, 首先要确定像的位置。 学生遇到这样的问题:如果把棋子从平面镜前拿走, 与镜后的像比较大小, 则像就不存在了。 老师提出问题:“既不拿走镜前棋子, 又要能方便比较大小, 有两全齐美的办法吗? ”于是学生发现要选择两个完全相同的棋子, 便于确定像的位置。

问题2:为什么用玻璃板代替平面镜做实验? 老师提出问题。 学生思考后找到答案, 因为玻璃板是透明的, 可以透过玻璃板看到像的位置。

问题3:有学生提出用棋子代替蜡烛更好一些。 你认为选择棋子和蜡烛哪种做法更好?请说出你的理由。 我引导学生讨论这个问题。 学生进行讨论发现答案:选择棋子好, 因为蜡烛在燃烧时变短, 导致两支蜡烛不等大, 用棋子能更好地比较像与物的大小关系;还因为用棋子做实验更环保。

问题4:将玻璃板和棋子放在白纸上、方格纸上都可进行实验。 你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好? 说出你的理由。 选择方格纸好, 理由是使用方格纸可以直接在纸上判断像与物之间的位置关系, 方便比较像与物到镜面的距离, 使实验更简洁。

二、学生操作

问题1:玻璃板怎样放置在桌面上? 由于学生之前学习了重力的知识, 知道重力方向是竖直向下的, 受此影响, 大部分同学认为玻璃板应竖直放置。 于是笔者做了这样的尝试:一张桌子的桌面是水平的, 一张桌子的桌面与水平面成30°, 通过实验, 学生发现如果是水平桌面, 则竖直放置和垂直放置是一样的, 但如果桌面不是水平的, 则只能垂直放置, 在此基础上启发学生画图分析。

问题2:由于玻璃板有厚度, 在白纸上画出玻璃板的位置时, 会有两条线, 记下平面镜的位置, 那么以哪条线为标准较好呢? 引导学生再次观察像, 学生会观察到前面的像亮一些, 后面的像暗一些, 棋子通过玻璃板前面的面成像更清晰, 所以结论是选择前面的线为标准, 测量像与物到镜面的距离较好。

问题3:为了验证“平面镜中所成的像是虚像”的猜想, 你的操作是什么? 你是如何判断的? 学生往往会出现两个问题:一是光屏放置在何处, 如果放置在没有成像的地方, 则光屏上没有像就不能说明平面镜所成的像为虚像;二是怎样看虚像, 如果在玻璃板前面看, 则虽然能看到像, 但不能说明平面镜所成像为实像。 引导学生总结出正确操作: 移去玻璃板后的棋子, 将一张白纸竖直放在棋子的像所在位置, 直接观察白纸上是否有棋子的像。 若白纸上没有棋子的像, 则说明平面镜中所成的像是虚像。

三、数据处理

问题1:每组学生记录了三组数据, 发现像与物到镜面的距离不相等, 偏差较大, 这是什么原因呢? 引导学生回顾实验过程, 评价实验过程。 可能是像与物没有完全重合, 导致像的位置找错了;可能是玻璃板有厚度, 导致距离测错了;可能是玻璃板没有垂直放置, 导致像的位置偏上或者偏下。

问题2:如果发现所记录的像距和物距相差很小, 只是估计数字不同, 还能得出像与物到镜面的距离相等的结论吗? 学生会产生疑惑, 启发学生发现只是测量误差引起的数据差别, 并不能说明像与物到镜面的距离不相等。

四、评价结论

问题1:某学生身高1.6米, 当该学生后退10米时, 感到像变小了, 能否证明像与物的大小不相等呢? 当然不能证明, 眼睛里的晶状体相当一个凸透镜, 视网膜相当光屏。 从人眼瞳孔中心对物体的张角与视角相等, 所以视角的大小决定了视网膜上物体的像的大小。 同一个人, 离眼睛远的时候, 它的视角比近处的视角小, 因此, 远处的人看起来比近处的小, 近大远小就是这个道理。

问题2:若平面镜上分布几个黑墨水点, 所成的像上也有几个黑点吗? 当然没有, 黑点只是影响反射光的多少, 进而影响的是像的明亮程度。

明确探究问题, 学生在观察的基础上发现问题, 提出问题。 为了降低探究的难度, 需要设置探究阶梯, 探究形式采用教师引导下的问题启发和讨论的方式, 使学生既发挥自主性又不失盲目性。 学生体验探究过程并能解决基本问题并简单应用, 培养学生的问题意识和创新意识。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准 (2011年版) [S].北京:北京师范大学出版社, 2012.

[2]刘炳晟, 李容.义务教育教科书《物理》 (八年级上) [M].南京:江苏科学技术出版社, 2013.

探究平面镜成像 篇5

计

【教学目的】： 知识与技能

1、会用平面镜成像的特点解决生活中的实际问题。

2、会用对称法作出物体在平面镜中所成的像。

过程与方法：培养学生应用所学知识解决问题的能力。

情感态度和价值观：通过了解物、像和镜面三者的关系及应用，体会克服困难、解决问题的喜悦，增进了解平面镜成像原理的好奇和欲望。

【教学重点】：会用平面镜成像的特点解决生活中的实际问题。【教学难点】：用平面镜成像的特点解决生活中的实际问题。【教学方法】：分析、讨论 【教学过程】：

复习提问，引入新课

提问：

1、平面镜成像的特点

2、根据平面镜成像特点画出物体AB在平面镜中所成的像．

二、新课教学：

（一）、平面镜成像的特点的应用

1.座钟钟面正对平面镜，在镜里见到的指针位置如图所示，则座钟实际指的时刻是

A.10点45分 B.1点15分 C.7点15分 D.7点45分

2.物体在平面镜中所成的像的大小与 Ａ.物体到平面镜的距离有关 B.平面镜的大小有关 C.物体的大小有关 D.物体放的角度有关 3.在距离平面镜8 cm处点燃一支蜡烛，这时镜中的像距镜____________ cm；若将镜移到原成像的位置，则像向后移动___________cm.4.当人逐渐远离平面镜时，人在镜中的像__________.（填“变大”“变小”或“不变”）

5.当你照镜子的时候，可在镜子里看到另外一个“你”，镜子里的这个“你”就是你的_________，由于进入你眼睛的光线并非真正来自平面镜后的“你”，所以把这个“你”叫做_________.6.某同学身高1.7 m，站在竖直放置的平面镜前1.5 m处，他的像高是_________，他的像到平面镜的距离是_________.若此人向平面镜移动1 m，则他的像到平面镜的距离为_________，他的像高为_________.7.水面也能发生反射，我们从水中看到空中的飞机是_________像.（填“虚”“实”）

8.某同学在竖直放置的平面镜前，从距平面镜2 m处跳到了距平面镜4 m处.下列关于镜中像的大小及像的距离的说法中正确的是

A.像与该同学大小相等，像到该同学的距离变为6 m

B.像与该同学大小相等，像到该同学的距离变为8 m C.像比该同学大，像到该同学的距离变为6 m D.像比该同学小，像到该同学的距离变为8 m

9、人走近镜子时，人在镜中的像与原来相比（）

A、变大 B、变小 C、不变 D、都不对

10、小轿车前的挡风玻璃不竖直安装的主要原因是（）

A、避免噪音 B、尽可能避免因平面镜成像造成不安全因素 C、为了造型美观 D、防止挡风玻璃震碎

（二）、作图题

1.下图是某同学作的光路图，他只画了一条入射光线和另一条反射光线，请你帮他画出发光点S和像点S′.2.作出下图中的物体AB在平面镜中成的像.3.如图所示，点光源S发出的哪一条光线经平面镜反射后经过A点？

《平面镜成像》教学设计及反思 篇6

〔中图分类号〕 G633.7〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463（2007）09（Ａ）—0055—01

这是不久前在大连举行的全国青年物理教师教学大赛的一节参赛课，笔者想根据亲身体验，谈谈教学设计及教学反思。

教学设计

【教学目标】

1. 知识与技能

（１）了解平面镜成像的特点；（２）知道平面镜成虚像，像与物关于平面镜对称；（３）会根据平面镜成像特点找到镜中像的位置。

2. 过程与方法。

（１）体验用“替代”的方法确定像的位置的研究方法；（２）通过平面镜成像特点的实验探究过程，培养学生描述现象、归纳总结的能力；（３）在实验中观察物理现象，培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力。

3. 情感、态度和价值观。

（１）在多种方法探究成像规律后，有公开自己见解并与他人交流的愿望，认识交流与合作的重要性；（２）在探究过程中，体验发现问题、解决问题的喜悦。

【教学重点】实验探究的过程。

【教学难点】用替代的实验方法设计实验探究过程。

【教學方法】观察法、实验法、讨论法。

【实验仪器】平面镜、玻璃片、一张白纸、复写纸、刻度尺、一对相同的物体、多媒体课件。

【教学过程】

１. 引入。通过观看《猴子捞月》片段明确物和像，提出问题：猴子为什么捞不着月亮？这样学生感到有趣而集中注意力。

2. 新授内容。（１）观察导入：手拿一面镜子，问学生镜中的像与自己有什么关系，引出今天学习的课题。（２）实验探究：教师与一名学生模拟镜中的物与像，通过各种动作的模拟，提出像与物的关系问题。学生观看模拟情景，提出自己的问题。对学生提出的问题加以鼓励，并鼓励学生积极猜想。在此基础上，制定计划与设计实验，引导学生拿起玻璃片找像并观察它成的像与镜子成的像有什么不同，问学生：“怎样才能确定像的位置？用镜子行吗？”引导学生动手试。在学生明确选用玻璃后，问：“能用手摸到像吗？”鼓励学生想办法利用实验器材找到像的位置。学生想到用另一个相同的物体替代像。让学生四人一组讨论如何使玻璃成的像更清晰，并让他们动手试试。学生找出复写纸应摆放的位置，并向全班同学展示。鼓励学生根据所选器材设计实验方案。然后让学生交流得出最佳方案。接着进行实验，教师归纳总结，提出注意事项，让学生讨论如何放镜面，如何画出像与物的位置，并向全班同学表述。学生分工合作进行实验。教师巡视，解答疑问，并让学生收集证据做好记录。（3）得出结论：学生分析实验现象，归纳结论。让做完实验的同学上台展示自己的结论。教师和学生共同分析误差原因并加以评估，对有疑问的结论进行讨论。教师归纳实验结论，成虚像的结论可回应开头的动画片（幻灯片给出结论）。

3. 练习。（略）

4. 小结。教师引导学生自己说出学到了什么，然后对本节课作出评价。学生积极回答，互相补充，并反思自己的不足。

【课后作业】完成探究报告。

教学反思

本节课力图让学生通过观察、体验、交流、经历实验探究的各个环节，自己提出问题进行猜想，自己设计实验，分析论证，自己得出结论。整节课自始至终学生处于主体地位，教师起到引导者的作用。

本节课开头用活泼的动画片提出要研究的问题，接着教师自己作为研究物体，请一位学生作为老师的像来模拟生活中照镜子的情景，这样可使学生通过观察，猜想出物体与像的关系。教学中用玻璃替代镜子，用物体替代像，这两个替代是教学难点，通过一环扣一环的问题、学生的动手，可以很顺利地突破难点。在分析论证这个环节中，动手快、能力强的学生，先展示他们的结果，也是对其他小组同学的提示。整个探究过程清晰流畅，学生体验到了探究的乐趣。在接下来的误差分析中，学生的能力往往出乎老师的预料：居然有学生分析出玻璃前后两个表面的两次反射是产生误差的重要原因。在得出结论的过程中，有的学生不是经过测量，而是将纸沿镜面位置对折，得出了物与像关于镜面对称的结论。这样细致的观察和巧妙的思考，是课堂中新生成的知识点，是教学相长的最好体现。但是在回顾教学过程中却发现忽略了物理之美——对称美。应在结尾插入几幅优美的图片，如拱桥在水中的倒影等展示出物理的对称美。

探究平面镜成像 篇7

一、抓住学生在探究实践中提出的有价值问题, 有的放矢地深化教学内容

学生在实践探究活动时, 往往会提出一些有价值的问题或暴露一些有益的“错误”。教师应当加以适当地引导, 不能草率处理、更不能严加指责。因为学生能够提出问题或者暴露“错误”, 首先说明他已参与了物理活动, 已经身临其境。本着“以学生为本”、激发他们的学习热情的目的, 教师既要大力鼓励学生敢于提出问题, 更要宽容并利用学生的“错误”。其次, 学生提出的问题或暴露的“错误”, 往往能凸显出他们知识的盲区, 使我们教师更加确切地知道教学的不足, 能够有的放矢。最后, 学生往往是在实践活动中提出这些问题或暴露这些错误的, 这说明他们已经具备了很好的感性基础, 只要教师作适当的引导, 学生就会水到渠成地上升到理性认识, 有事半功倍的效果。而且, 学生提出的问题所涉及的内容, 往往是教材上没有而又是物理课程标准中所要求的, 从某种意义上来说, 这也是一种教学资源, 是教材编写者有意留给我们教学者的一块回旋余地, 让我们有的放矢地深化教学内容, 发掘教材潜在的魅力, 有意留给我们充分的空间来实施教学改革中的创新。

我在组织学生进行“平面镜成像”探究活动中, 学生就提出了很多有价值的问题。如:“透过平面镜看像, 若距镜子越远觉得像就越小, 难道像的大小与观察者距平面镜的距离有关?”“在玻璃板中为什么能看到两个像?”同时也暴露出一些有益“错误”:当蜡烛放在水平桌面上, 玻璃板未竖直时, 学生沿烛焰水平方向透过玻璃板看不到像, 就认为此时不成像。而教材只着重要求学生探究“平面镜成像时, 像的位置、大小跟物体的位置、大小的关系”, 没有要求探究所看像的大小与视角的关系, 也没有强调像物的连线与镜面垂直。以上学生提出的问题或暴露的“错误”就能很好地弥补教材有意留下的不足, 让学生更富有想象的空间, 让教师更能有的放矢地深化教学。

二、启发学生互相质疑, 充分调动学生思维的主动性与创造性

学生在进行实验探究活动时, 由于各自设计的探究方案不同、各自的认知水平不同、各自观察与探究的角度和重点不同, 往往会提出一些不一致的问题、出现一些不相同的想法, 甚至有一些与猜想不符的结论。我觉得作为教师应当留给学生充分的思考余地, 在学生相互质疑的过程中, 因势利导, 珍惜学生的兴趣, 培养学生敢于思考、敢于创新的习惯。我在《平面镜成像》教学时, 就亲身感受到了学生提出疑问、针锋相对地质疑情境。

在进行“提出问题”环节中就有:“蜡烛的像是在镜子里, 还是在镜子后?”“为什么平面镜里的蜡烛看起来要小些?”“为什么人在镜子前眨左眼时, 在镜子里看到的却是眨右眼?”等疑问。

在进行“猜想与假设”环节中出现了如下对话:

生1:像与物形状相同, 大小也相同。

生2:不一定, 物体越远, 像就越小。

生1:像在镜子里, 在后面看不见像。

生2:不, 像和物离镜子一样远。

生1:像是正立的。

生2:不对, 像和物既可以相对正立, 也可以相对倒立。当把平面镜水平放置, 蜡烛竖放在镜子上时, 像就倒立了。

生3:我发现, 蜡烛靠近镜子时, 像以同样的速度靠近镜子, 但让镜子靠近蜡烛时, 像好像跑得快些。

在进行“制定计划与设计实验” 环节中, 为了解决“如何确定像与物的大小是否相同?”的问题时, 首先一个学生想到了用刻度尺量的方法, 出现了把尺子放在镜子后却又看不到像、从前面看得到像却又看不见刻度尺的矛盾。接着有一名学生想到了, 用一段同样大小的蜡烛去和像比较的方法, 但在镜子后还是看不到像。最后终于有学生想到了用玻璃板代替平面镜的方法。

在进行“分析与论证”环节中, 学生也提出了很多不同的观点和结论。通过课堂交流, 统一学生的认识, 加深学生对知识的理解。作为教师, 要打破常规, 不怕课堂有点闹, 要保护好学生的好奇心, 允许学生争论、辩解。只有这样, 才能充分调动学生的主动性, 才叫真正的“以生为本”, 培养他们自我解决问题的能力, 让其体验因创造性地探索而获成功的喜悦, 使之在终身的学习中受益。

三、引领学生在探究中领略物理现象的美妙与和谐

很多物理现象对于学生来说是很美妙与和谐的, 教师要适当地加以点拨, 把美育贯穿于教学之中。如在“平面镜成像”教学时, 根据教科书中, 以实验发现问题、学生讨论交流、以对话为路标的方式, 让学生体验:用玻璃板代替平面镜、用相同的蜡烛来进行像与物的比较、通过视觉和触觉来感知虚像, 这三个实验设计中的巧妙之处。通过对桂林山水的图片观察, 使学生感受大自然的美;通过对平面镜的像与物对称的讨论, 让学生领略平面镜成像中的简洁对称之美。平面镜可以照出人的原样, 但是当你凑近电镀的自行车铃、擦亮的水壶、电镀的小勺、灯泡等时, 你的鼻子可能被照得很大, 也可能被照得很小, 让人感觉到多么的滑稽可笑。

如果站在一个大肥皂泡前, 只要距离合适, 就会看到从肥皂泡前部的外表面反射形成的自己正立缩小的像、在后部的内表面反射形成的自己倒立缩小的像。通过上述在不同的位置和表面所看到的像的不同现象, 使学生深知很多物理现象是精美绝伦、千变万化的。

新课程要求我们教师转变角色, 视学生为教学的合作伙伴。不但要求学生思考和解决老师提出的问题, 而且要大力鼓励和利用学生提出问题。在不断解决老问题、提出新问题的教学链中, 深化教学内容, 调动学生思维的主动性和创造性。同时, 要注意对学生进行情感教学, 在有趣、奇妙的物理现象中, 渗透美育和辩证法思想。

参考文献

[1]物理课程标准研制组.初中物理新课程案例与评析[M].北京:高等教育出版社, 2004.

平面系统成像像差问题讨论 篇8

1 平面反射镜成像像差问题

如图1a和图1b所示,利用反射定律可知,平面反射镜在整个成像空间(包括实物空间和虚物空间)可以理想成像。同心光束经平面反射镜反射后仍然是同心光束,不存在像差[9,10,11]。

2 平行平板成像像差问题

如图2所示,利用折射定律易知,经平行平板前、后表面折射后的光线与入射光线平行[1,2,3]。换句话说,入射光线与光轴的夹角等于出射光线与光轴的夹角。即U=U'。利用几何关系,可得光线经平行平板的折射,轴向位移:ΔL'=AA'=DM=L-MF。而MF=EF tan I1,可得

对平行平板前表面,运用折射定律n sin I'1=sin I1和三角关系可得

其中,I1,I'1为光线经平行平板前表面折射时入射角和折射角;I2,I'2为光线经平行平板后表面折射时入射角和折射角;L为平行平板厚度。

由式(2)可知,非近轴条件下,轴向位移大小ΔL'与入射角I1有关。也就是说,入射光束为同心光束,出射光束不再为同心光束,存在像差。设玻璃平板厚度为4 mm,材料的折射率n=1.554 2,可得轴向位移随入射角的变化规律如图3所示。随着入射角的增大,轴向位移越来越大,引起的像差也越大。

在近轴条件下,cos I'1≈1;cos I1≈1,并对平行平板的前表面,利用折射定律n sin I'1=sin I1,由式(2)可得

由式(3)可知,近轴条件下,轴向位移大小与入射角、折射角无关,因此入射光线为同心光束,出射光线也为同心光束。

3 结论

针对平面系统成像引起像差问题,利用反射定律、折射定律和平面几何知识,可以得到以下结论:平面反射镜在整个空间可以理想成像;棱镜和平行平板在近轴条件下能理想成像;在离轴角较大时,将会存在像差,在光学系统设计时,应考虑其他光学零件的像差进行补偿。

参考文献

[1]Kingslake,R.Applied Optics and Optical Engineering[M].New York:Academic Pree,1965.

[2]Kingslake,R.Lens Design Fundamental[M].New York:Academic Pree,1980.

[3]Yoder,P.Opto-Mechanical System Design[M].New York:Marcel Dekker,1986.

[4]O’Shea,D C.Elements of Modern Design[M].New York:John Wiley,1985.

[5]Levi,L.Applied Optics[M].New York:Wiley,1968.

[6]Drude,P.Theory of Optics[M].New York:Dover,1959.

[7]Borwn,E.Modern Optics[M].New York:Reinhold,1965.

[8]Southall,J.Mirrors,Prisms and Lenses[M].New York:Wiley-Interscience,1965.

[9]李林.应用光学[M].4版.北京:北京理工大学出版社,2010:75.

[10]李林,黄一帆,王涌天.Applied Optics[M].北京:北京理工大学出版社,2005:102.

探究平面镜成像 篇9

由于我们这里没有地铁, 学生未见过这样的场景, 方案中有些不妥之处。在作业讲评课上我做了这样的介绍:地铁在地下行驶, 周围环境比较暗, 广告牌里面有灯, 它是光源, 相对于小明来说比较亮。再指导学生解题思路时, 我带领全班学生用平面镜成像探究过程课堂实录 (片段) 的思想把制订计划与设计实验的要求进行了重温。

师:实验的目的是什么?

生:测距离。

师:测量哪两个物体之间的距离?

生:广告牌到屏蔽门的距离。

师:这个距离容易直接测量吗?为什么?

生:不容易。因为广告牌和屏蔽门之间有车道, 直接测量不安全。

师:我们本节课学习的内容是平面镜成像, 能否借助于平面镜成像的特点来进行间接测量呢?

“一语惊醒梦中人。”学生似乎有了思路。我并没有马上告诉答案, 而是让学生先设计一个模拟实验。大约5分钟的时间, 学生就开始交流自己的想法。

生1:我用点燃的蜡烛A代替广告牌, 用玻璃板代替屏蔽门, 拿一根蜡烛B放在另一侧, 使B和A的像重合, 测出B到玻璃板的距离即可。

生2:我用点燃的蜡烛代替广告牌, 用玻璃板代替屏蔽门, 再选一个棋子代替小明, 棋子可以通过玻璃板成像, 前后移动棋子, 直到它的像和蜡烛重合, 量出棋子到玻璃板的距离即可。

生3:我和学生2的方案基本相同, 所不同的是我认为应在光线较暗的地方进行实验, 这样现象明显, 位置找的准, 误差小。

在学生制订完探究计划之后, 教师可以引导学生分析自己的计划, 学生之间也可以互相交流, 寻找计划中的不当之处。经过又一番讨论, 认为学生1的方案不可行。根据平面镜成像的实验可知, 在蜡烛A的另一侧观察不到它的像, 无法确定像的位置。学生一致认为学生3的方案更好。

学生的踊跃发言使课堂气氛达到了高潮, 有些学生也意识到了自己作业中的不足。教师再一次发问:根据大家的讨论, 小明需要的测量工具是什么?

生:米尺 (或卷尺、或长刻度尺) 。

师:我们须要记录什么?

生:小明所在的位置。

师:须要测量什么?

生:所记录的位置到玻璃板的距离。

师:你依据的原理是什么?

生:平面镜成像时, 像与物到镜面的距离相等。

在师生的共同努力下, 这道作业题就这样不攻自破了。学生在原有知识的基础上, 利用日常生活中的器具来进行模拟, 有利于学生对实验探究产生亲近感, 同时也可以培养他们在实验器材选择方面的创造能力。好的探究计划会使实验方案设计得更加科学, 如果没有探究计划, 没有实验方案, 科学探究的操作也就失去了根据。作为物理教师, 我们的首要任务就是提高对制订计划与设计实验在科学探究中的作用的认识。

如何制订计划并设计实验呢?

制订计划和设计实验是教学最重要的环节, 做教师的不能直接让学生看现成的实验步骤, 更不能替代学生完成实验。在教学中, 教师应引导学生分组, 明确探究的目标, 讨论如何达到目标, 设计步骤, 探讨可行性, 分工合作开展实验。最后应列好实验的具体分工内容, 开展实施的细则, 中间交流的方式、时间、地点、组织负责人等, 并学会以表格的形式体现出来。同时, 应找具有较高能力水平的指导者参与活动。

在现实生活中, 学生的灵感往往来自于偶然, 细心并有思想的学生能抓住这一灵感进行思考, 但要想拿出合理像样的结论还需要有科学的探究。因此, 培养学生制订探究计划, 并开展探究性实验应是教师的责任。能力的培养并非是教师在课堂上说你们应该如何, 学生就能如何的, 它须要教师的引领、并在实践中指导, 教会学生对比、分析并能亲自去实践。同时, 更应该教会学生学会合作, 学会分工, 学会分享, 学会展示, 学会接受, 学会怀疑。

探究平面镜成像 篇10

在红外图像处理系统中,随着像元数目的增加,后级图像处理以及图像预处理的压力也越来越大,与此同时也意味着,对于红外成像系统中信息处理部分的要求也越来越高,通常该类系统的架构为如图1所示。

SOC作为系统级集成电路,能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和1/0等功能,将数字电路、存储器、MPU、MCU等集成在一块芯片上实现一个完整系统的功能。它的制造主要涉及深亚微米技术,特殊电路的工艺兼容技术,设计方法的研究,嵌入式IP核设计技术,测试策略和可测性技术,软硬件协同设计技术和安全保密技术[1]。SOC以IP复用为基础,把已有优化的子系统甚至系统级模块纳入到新的系统设计之中,实现了集成电路设计能力的第4次飞跃。IP核间通信采用SOC片上总线协议。所有挂外设可以通过对外接口把外部总线与内部总线桥接起来实现对外设的控制和操作其结构示意图如图2所示。

目前国内现有的红外焦平面成像系统中,暂时无应用SOC技术的案例,在红外图像处理系统中使用SOC技术的好处有:

1)使在原有系统体积大幅度缩小,在对体积要求较高的系统中,使用该技术可以比原有体积缩小1/2以上;

2)使功耗大幅度降低,在某些便携式使用的产品中,可以使原有的使用时间延长;

3)设计中由于涵盖了MCU与可编程的逻辑部分,因此在一定程度上提高了调试便捷性。

1 非制冷探测器介绍

1.1 非制冷探测器结构

本文采用的非制冷探测器为ULIS公司的384×288非制冷探测器,其主要由红外焦平面阵列,硅信号读出电路,真空泵,高精度的温度传感器,半导体制冷器及其它辅助结构组成,其中焦平面阵列由384×288的像元组成,像元间隔距离为35μm,敏感面阵为13.44mm×10.08mm。非制冷红外探测器结构外形如图3所示。

1.2 探测器主要输入输出信号

探测器内部需要的输入信号:模拟偏置电压输入4路(其中两路可调,两路固定),数字电源,模拟电源,其中模拟偏置电压要求较高,2μV(1Hzto1kHz),5μV(1Hzto 10kHz),100μV(1Hzto10MHz),同步数字信号3路分别为,帧同步信号,行同步信号,码同步信号,该3路信号由SOC逻辑部分提供,真空泵输入端,温控功率输入端。探测器主要输出信号温度电压信号,串行输出的模拟图像数据信号。

2 系统SOC设计

非制冷红外焦平面成像系统中,可以分为图像预处理系统,与图像信息处理系统。

2.1 图像预处理系统SOC的设计

预处理SOC系统以ALTERA公司的FPGA器件+SPARC V 8处理器为核心,外接信号运算放大电路,自动增益控制电路,噪声滤波电路,AD转换器,电源转换模块,探测器偏压输出电路等构成正个SOC系统,工作过程如下:SOC芯片逻辑处理部分提供探测器时序信号给探测器,偏压输出电路提供探测器需要的四路偏压,探测器输出的模拟图像信号经过信号运算放大电路,噪声滤波电路,进入AD转换器。SOC芯片逻辑处理部分提供AD采样时序启动AD将数据读入,并提供探测器CMOS读出电路驱动时序读出红外模拟图形信号。SOC芯片对读入的数据进行实时非均匀校正和图像实时预处理,通过高速同步串口将预处理后的数据发送给SPARCV 8处理器[2]。

图像预处理系统中,最重要对探测器输出信号的处理就是非均匀校正,盲元标定,该工作对于成像系统来说尤为重要,非均匀校正即对于每一个像元点进行,Y=kX+b的线性归一,Y即对应了其对应像元的校正后的值,X为探测器原始值,k为对应像元的标定比例系数,b为对应像元的偏移系数,因此对于每个像元都有组比例系数和偏移系数。该系数由探测器经过光学系统后,接收均匀红外辐射黑体后经过计算的来的结果,其参数对应放置与SOC系统中逻辑处理部分(FPGA)外挂的RAM中。

盲元处理,当面阵中某像元的响应明显偏离其他像元时,即可以认为该像元为盲元,通常的定标中,将盲元分为4类,具体如下:

1类盲元:低温响应等于或大于高温响应;2类盲元:增益校正系数a在有效范围外;3类盲元:增益校正系数a在有效范围内,但偏移校正系数b在有效范围外;4类盲元:校正计算结果Y=kX+b在有效范围外。通常对于一般的盲元,该盲元的输出由与其相邻的4点的平均值代替,对于小目标识别要求较高的处理系统中,对于图像预处理系统的算法要求较高,需分类进行处理,并且相对来说需要占用更多的逻辑资源。

2.2 图像信息处理系统SOC的设计

SOC内部采用AMBA总线,内嵌32位整型数处理单元(包括32Kb的指令cache和16Kb的数据cache),32、64位浮点处理单元,具有较强的运算能力,与SPARC V 8指令集完全兼容,64路模拟开关,4路高精度、高速AD转换器,7路外部中断,4路带FIFO UART,12路定时器,10路PWM输出,1路看门狗,支持8、16、32为外部存储器数据访问。SOC内核处理器结构原理图如图5所示:

整型数处理单元(IU)支持SRARC V 8指令集。IU包括一些通用目的寄存器,控制处理器的全部工作。IU的主要功能是执行整数运算、计算要访问的存储器的地址;另外,它也支持指令计数器,和控制FPU指令的执行。FPU提供遵循SPARCV 8标准的全部浮点指令,其浮点数据的格式和浮点指令遵循ANSSI/IEEE 754—1985标准。FPU连接在IU上。FPU有32个32—bit的浮点“f”寄存器。该SOC使用标准的LD/ST指令在FPU和存储器之间移动数据。存储器地址由IU计算,浮点操作指令完成浮点算术运算[3]。

该SOC内部的AMBA总线包括2种总线:AHB和APB。APB总线用来访问片内外设的寄存器;AHB总线用作高速数据传输。

使用AMBA—2.0AHB总线连接处理器cache控制器和其它的高速单元,IU是总线上惟一的主控单元。另外,还有其它从属单元连接在总线上:存储器控制器、AHB/APB转换桥。

AHB/APB转换桥作为一个从属设备连接在AHB总线上,是APB总线唯一的主控单元处理器通过AHB/APB来访问大部分片内外设[4]。

在图像信息处理系统中需要占用较大的硬件资源,特别是存储资源(SDRAM,DPRAM),在目标识别、图像边缘算法等处理上需要存储多帧图像因此对于图像存储传输通道就尤为重要,在本套系统中通过在AHB总线上外挂大容量的存储器控制器,来保证图像处理过程中对于图像存储的要求。

3 小结

本文介绍了基于的非制冷红外成像处理电路SOC设计,设计中充分利用了SOC技术实时处理方便,可重构性强,设计灵活,系统结构简单的特点,根据分析成像系统显著提高了红外成像质量,减小了探测器后电路的复杂程度,大幅度缩减了电路体积,实验表明:SOC技术应用于红外成像电路提高了系统处理速度,节省了系统资源,减小了体积,可以广泛应用于非制冷红外成像系统的设计中。

摘要：非制冷红外系统中要求偏置、信号读出电路体积小,由此提出基于片上系统(SOC)集成的设计方法。详细描述了该成像处理系统的硬件设计原理及基于SOC的非均匀校正的设计。该系统集成了非制冷红外探测器驱动电路,模数转电路,以及图像信息处理电路等多种功能,提高了成像系统集成度,并且有工作稳定和体积较小的优点。

关键词：非制冷红外焦平面阵列,片上系统,非均匀性校正

参考文献

[1]McEwen R K.European uncooled thermal imaging technology.SPIE,1994;3061:160—179

[2]曾繁泰,侯亚宁,崔员明.可编程器件应用导论.北京:清华大学出版社,2001

[3]陈志冲,周锦锋,倪光南.SOC设计中嵌入存储器对ATPG的影响.计算机研究与发展,2002;39(6):763—766

探究平面镜成像 篇11

1 资料与方法

2005—2007年间经手术或内镜病理证实, 并有术前CT扫描资料的直肠癌患者43例 (包括直、乙状结肠交界段7例) , 男29例, 女14例, 年龄21～85岁。病程3个月～6年。以便血为主要症状27例, 以腹泻、便秘和黏液便为主要症状11例, 以间歇性腹痛、腹胀不适、不同程度肠梗阻为主要症状者5例, 同时均伴有里急后重、排便不尽和消瘦等症状。

1.1 检查方法

采用GE公司的Hispeed 16排螺旋CT扫描。病人检查前日晚饭后开始禁食, 当日清洁灌肠, 检查前2 h口服1%复方泛影葡胺稀释液500 ml, 以充盈肠道;女性已婚患者放置阴道棉条。扫描时采用仰卧位, 扫描条件为120～140 kV, 200～220 mA, 层厚、层距为5～7.5 mm。增强扫描:使用自动高压注射器经肘静脉注射非离子型对比剂 (碘比乐) 90 ml, 团注速度2.5～3 ml·s-1, 延迟时间60～90 s。扫描范围自脐平面由上而下至盆腔肛缘水平, 部分行全腹腔扫描。将原始图像减薄至1 mm层厚并传至工作站, 在工作站利用后处理软件获取直肠冠状位、矢状位、轴位及任意旋转位图像。

1.2 病理检查结果

本组患者手术后病理报告均为腺癌, 其中管状腺癌19例, 乳头状腺癌12例, 黏液腺癌8例, 印戒细胞癌4例。按照TNM分期标准:其中T2期 (侵及肌层) 8例 (18.6%) , T3期 (侵及浆膜或直肠周围脂肪) 31例 (72.1%) , T4期 (侵及邻近脏器或组织) 5例 (11.6%) 。

2 结果

2.1 轴位CT表现

29例表现为肠壁增厚, 肠腔狭窄, 浸润肠管长度范围34～132 mm。增强扫描后有不同程度的强化;16例可见局部软组织肿块形成, 呈类圆型、团块型;有不全性肠梗阻者4例, 表现为结肠肠管扩张;23例可见浆膜面粗糙, 局部肠周脂肪间隙模糊。3例肝脏内见转移灶。见图1 A、B、C。对于直肠癌的术前CT分期参考国际通用的TNM病理分期标准。 我们在具体判断本组资料CT分期时的标准为: (1) T2期为肿瘤边缘清楚光整: (2) T3期为肿瘤边缘不规则, 见条索、结节影或周围脂肪间隙模糊; (3) T4期为直接向外侵及邻近组织器官; (4) 区域淋巴结以单个淋巴结长径≥10 mm或多个淋巴结聚集。

2.2 多平面成像

(1) 冠状面图像示肿块部分生长方向, 即肿块的大小和范围。 (2) 矢状面图像示直肠肿块上下范围、长度, 肿块向管腔内外生长情况, 29例可见管壁不规则增厚, 管腔狭窄, 内表面凹凸不平;同时可见直肠上方肠腔不同程度扩张。16例偏一侧有局部肿块形成;矢状位还可看到直肠肿块与直肠间脂肪间隙存在或消失;23例可见浆膜面粗糙, 局部肠周脂肪间隙模糊;5例有盆腔淋巴结转移。 (3) 任意旋转位图像能够显示直肠肿块最大截面, 以及与周围脏器组织之间关系。见图2A 、B、C。

3 讨论

直肠癌是消化道常见的恶性肿瘤, 发病率占消化道癌的第二位。螺旋CT及其多平面成像对于肿瘤内部及其周围结构的显示具有独特优势, 从而能够为直肠癌术前分型与分期、临床上确定治疗方案提供依据。从本组资料看, 直肠癌在CT轴位图像上最常见到的是肠壁增厚和肠腔狭窄。有报道认为, 正常人直肠壁厚度不超过5 mm[2]。本研究以肠壁厚度超过6 mm作为标准, 以肿瘤的边缘情况及其周围脂肪间隙的改变作为CT判断T2或T3期的标准。本组有29例表现为肠壁增厚, 绝大多数为不规则型、环型或半环型增厚, 密度欠均匀或不均匀, 肠腔部分有环形狭窄, 肠壁僵硬。增强扫描后均匀强化, 部分可见点状、斑片状不规则坏死区。其次16例可见肠腔内软组织肿块形成, 表现为充盈缺损, 偏心性分叶状或形态不规则, 肿瘤向腔内或腔外突出, 肿块表面粗糙、不规则。肿块一般密度不均匀, 增强扫描后多呈不均匀强化, 内部可见散在的斑片状坏死灶。另外有4例还可见到不全性肠梗阻, 病变近端以上肠管扩张, 有时可见内容物潴留。有23例可见肿瘤向周围侵犯, 表现为浆膜面粗糙、脂肪间隙模糊及周围斑点、条索状影, 侵及组织器官的表现为与邻近脏器分界不清或明显侵犯。病变肠管周围局部淋巴结肿大或多发的结节样淋巴结聚集或条索状致密影, 提示淋巴结转移可能。

在常规进行轴位扫描后, 我们应用螺旋CT多平面重建技术进行了矢状面、冠状面及任意旋转位置图像重建, 所得到图像克服了单纯轴位图像导致诊断信息的不足, 可以清楚显示病变的生长特征和周围侵犯效果, 从而清楚地显示病变的生长特征和周围侵犯程度[3]。

从本组资料看, 通过矢状面重建图像可以全面一次性显示直肠肿块上下范围、长度, 肿块向管腔内外生长情况。本组有29例可见管壁上下侵犯范围, 管腔狭窄程度以及管腔内肿块表面凸凹不平情况;同时还可观察到肿块上方肠腔不同程度扩张;有16例可见偏一侧局部肿块形成。有28例矢状位可见浆膜面粗糙、脂肪间隙模糊及周围斑点、条索状影, 说明肿瘤向周围有侵犯。通过冠状面图像我们可以观察到肿块部分生长方向, 即肿块的大小和范围。而通过任意旋转位图像可以观察到直肠肿块最大截面, 以及与周围脏器组织之间关系;同时可以及时、准确地发现盆腔肿大淋巴结, 有利于治疗方案的选择。所以通过螺旋CT多平面成像在矢状面、冠状面及任意旋转位置所显示直肠癌的影像特征优于单纯轴位CT图像, 在 Ⅱ 期以上直肠癌的分期评价中, 准确性更高, 是非常好的补充手段。

多平面重建图像质量除了扫描条件如电压、电流影响外, 必须做增强扫描并注意掌握注射造影剂后的延迟时间, 以利于鉴别直肠旁血管或组织的受侵情况。原始图像减薄程度对重建图像的清晰度和光滑度有直接影响。本组由于使用16排螺旋CT, 层厚可以达到0.625 mm, 获得的重建图像显示脏器边缘光滑, 无梯状伪影。本研究结果表明, 螺旋CT重建方法可以对直肠癌生长及侵犯、盆腔转移情况等进行很好观察, 对术前肿瘤分期和手术方案的制定有重要参考价值。

多层CT多平面成像如果加上仿真内窥镜应用, 可更好地观察到肿瘤生长情况, 获得肛检和内窥镜难以得到的信息。本组资料没有专门进行肠道充气准备, 所以仿真内窥镜效果不好。对于一些肠壁无增厚的早期直肠癌, CT难以与正常肠壁鉴别, 也不能显示早期肿瘤在肠壁内浸润的程度, 这是 CT漏诊的主要原因, 本组43例患者中有1例漏诊, 准确率为97.7%, 比周纯武等[4]报道的 95.1%稍高, 可能与本院为肿瘤专科医院, 患者做CT检查时已确诊或为中晚期直肠癌所占比例较高有关。由于螺旋 CT不能精确分辨直肠黏膜各层, 所以对于早期直肠癌的CT诊断分期缺乏特异性 [5]。

参考文献

[1]赵心明, 石木兰, 陈雁.直肠癌术前CT扫描的价值[J].临床放射学杂志, 1999, 18 (4) :218-221.

[2]Wiesner W, Mortele K J, Ji H, et al.Normal colonic wallthickness at CT and its relation to colonic distension[J].JComput Assit Tomogr, 2002, 26 (1) :104-105.

[3]宦怡, 葛雅丽, 石明国, 等.螺旋CT多平面重建技术的临床应用[J].实用放射学杂志, 2001, 17 (7) :500-503.

[4]周纯武, 李静, 赵心明.螺旋CT扫描对中晚期直肠癌诊断价值[J].中华肿瘤杂志, 2002, 24 (3) :274-277.