张尚剑,付尔谷,郑皓文,吴胤锋,徐映,朱峻峰,张雅丽,顾晨

• 1:电子科技大学光电科学与工程学院
• 2:清华大学物理系

摘要(Abstract)：

物理光学课程致力于通过教学主体转换,推进以学为中心的教学模式。本文设计并实现了基于路径追踪和光线追踪算法的基础线偏振光学场景渲染器,对场景中的偏振光传播和交互进行高精度模拟,生成动态可视化的偏振光场效果。研究以实验与渲染“虚实结合”的方式,验证了渲染器对于偏振光菲涅耳反射在不同入射角下的仿真准确性,有效提升学生对偏振光学理论的理解和应用能力。该研究为物理光学和光学原理课程的教学实验提供了具备量化验证功能的新工具及可视化支持。

关键词(KeyWords)： 物理光学;光学原理;光的偏振;路径追踪;光线追踪

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目（JG2024-0221）;; 电子科技大学研究生教研教改项目（YJSBGK202507）

作者(Author): 张尚剑,付尔谷,郑皓文,吴胤锋,徐映,朱峻峰,张雅丽,顾晨

参考文献(References)：

• [1]马科斯·玻恩,埃米尔·沃耳夫.光学原理光的传播、干涉和衍射的电磁理论[M]. 7版.北京:电子工业出版社,2009.Max Born, Emil Wolf. Principles of optics:Electromagnetic theory of propagation, interference, and diffraction of light[M]. 7th ed. Electronic Industry Press, 2009.(in Chinese)
• [2]叶玉堂,张尚剑,饶建珍.光学教程[M]. 3版.北京:清华大学出版社, 2024.YE Y T, ZHANG S J, RAO J Z. Optics tutorial[M]. 3rd ed. Beijing:Tsinghua University Press, 2024.(in Chinese)
• [3]CRAWLEY E F, MALMQVIST J,??STLUND S, et al.Rethinking engineering education:The CDIO approach[M].New York:Springer US, 2014.
• [4]赵航,郝彦军,朱俊,等.光的偏振特性研究[J].实验科学与技术, 2015, 13(6):1-2.ZHAO H, HAO Y J, ZHU J, et al. Study on polarization characteristics of light[J]. Experiment Science and Technology, 2015, 13(6):1-2.(in Chinese)
• [5]沈韩,赵福利,方奕忠,等.结合定量仿真的虚实结合物理实验教学模式[J].物理与工程, 2020, 30(5):102-106.SHEN H, ZHAO F L, FANG Y Z, et al. Teaching mode of virtual-physical combined physics experiment integrated with quantitative simulation[J]. Physics and Engineering,2020, 30(5):102-106.(in Chinese)
• [6]郭健鸣,陈贝贝,陈晓宇.虚幻引擎和光线追踪技术在高校数字媒体教学中的应用[J].电子技术与软件工程,2022(23):83-87.GUO J M, CHEN B B, CHEN X Y. Application of unreal engine and ray tracing technology in digital media teaching in colleges[J]. Electronics Technology&Software Engineering, 2022(23):83-87.(in Chinese)
• [7]周建华,兰岚,杨承.工程光学基础实验与设计仿真[M].北京:科学出版社, 2018.ZHOU J H, LAN L, YANG C. Fundamental experiments and design simulation of engineering optics[M]. Beijing:Science Press, 2018.(in Chinese)