教育与研究

COMSOL仿真与大学物理实验的融合

周 庆佳

广西师范大学物理科学与技术学院

邵 伟佳

广西师范大学物理科学与技术学院

DOI: https://doi.org/10.59429/jyyj.v8i8.14064

Keywords: 大学物理实验；汇聚透镜；数值模拟；超构表面

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Abstract

传统大学物理实验课程中的透镜成像实验多侧重于验证几何光学规律，实验内容与设计相对固化，不利于学 生深入理解光场调控的物理机制与科学前沿发展。本文基于仿真软件 COMSOL Multiphysics，探讨汇聚超构透镜的 设计及模拟在实验教学中的可行性与实施路径。将超构表面这一前沿人工结构引入实验教学，设计并实现了用于光 束聚焦的一维超构表面仿真模型。通过数值模拟，直观展示超构表面对光波聚焦能力，突破传统凸透镜在功能与设 计上的局限。本文旨在借助前沿技术载体，提升课程的研究性与趣味性，培养学生面向未来的光学设计思维与创新 实践能力。

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References

[1] 方光宇，辛丽，赵海发. “薄透镜焦距测定”实验的教学探讨[J]. 物理实验，2017, 37(09): 30-34.

[2] 沈自序，周厚兵，荣家等. 大学物理实验的教学现状及改革探析[J]. 广西物理，2018, 39(04): 32-34.

[3] 尹吉庆，王卫国，陈珏先. 大学物理演示实验教学现状调查分析[J]. 物理之友，2020, 36(02): 23-25.

[4] 马耀光，高宇斌. 超构表面：设计原理与应用挑战（特邀）[J]. 中国激光，2024, 51(01): 0103001.

[5] 吕凤珍，陶维俱，莫玉香. “薄透镜焦距的测定”实验方法探究[J]. 广西物理，2014, 38(03): 32-36.

[6] 胡跃强，李鑫，王旭东等. 光学超构表面的微纳加工技术研究进展[J]. 红外与激光工程，2020, 49(09): 20201035.

[7] 司黎明，徐浩阳，薛正辉等. 电磁波极化转换虚拟仿真实验教学探究[J]. 实验室研究与探索，2024, 43(04): 104-113.

[8] 陈倩，韩露，梁艳等. PhET 仿真实验与大学物理的融合[J]. 广西物理，2025, 46(02): 77-89.

[9] 林若雨，吴一凡，付博妍等. 超构透镜的色差调控应用[J]. 中国光学，2021, 14(04): 764-781.