色彩公选课作品展示

评课社区的【色彩】课程页面链接 以下是我在评课社区的点评:

这门课主要是让我们感知色彩,用水粉作画,只对色彩有所要求,其余的自由发挥。所以很有意思。

这门课很花时间,大概一周要一两个半天。因为一幅画基本要画半天时间,而每周至少要花一幅画。

课堂上老师会讲课,大部分时间我们自己作画,也会让同学们交流,所以气氛很好。

下面上传一些我的作品(合格与不合格的作业),有好些同学画的比我这些棒多了!

期末考作品-色彩空间混合

自己挑一张照片,我选的是自己清晨去海边看日出时,躲在石头傍边的自拍。我当时觉得很冷,很孤独。作品被分成将近1200个色彩块,花了10个小时,面部画的太仓促太花了,色彩分析不足,左下角的石头分析的比较好。

明度练习

要求画9张图,色调分别满足:高长、高中、高短,中长、中短、中中,低长、低短、低中,还可以画一张黑白。

色调:中长

色调:高长

色调:低长

色调:中长

色调:低中

色调:高长

色调:高短

色调:高中

色调:中中

色调:高中

黑白:

纯度练习

要求画9张图,高纯度对比色、高纯度互补色、高纯度相似色,中纯度对比色、中纯度互补色、中纯度相似色,低纯度对比色、低纯度互补色、低纯度相似色。

作品:高纯度互补色

作品:低纯度对比色

作品:中纯度对比色

作品:中纯度相似色

这些画,一半都送给了朋友们。真的很花时间的课程,也许适合大四比较闲的时候选。

感谢方浩老师,我跟他学了两门课:素描和色彩,都是A+。

纹影摄影技术实验探究

纹影摄影术实验探究

中国科学技术大学 物理学院  张静宁 PB14203209

指导老师 崔宏滨

2016年12月19日

摘要

这篇论文主要介绍了纹影摄影技术的实验原理,分别基于透镜、球面镜成像的两种纹影光学系统,以及刀刃位置对实验的影响。我们分别实验了蜡烛燃烧、热水蒸发、酒精挥发、电吹风吹气、打火机喷气时气流的形态,针对实验结果分析本次纹影摄影实验的关键和不足。

什么是纹影摄影术?

利用面镜和透镜,纹影摄影技术可以拍到平时肉眼看不到的气流形态。它的原理是利用气体密度的变化,导致折射率变化,使光的传播受到扰动,进而将不可看见的气流变化,转化成可以被看见的图像。

air-flow

如图,右边的图像反映了蜡烛燃烧造成空气密度的变化情况;左边的图反映了电吹风吹出来的气流形态。

应用

这项技术最初被应用于风洞的气流研究,特别是高速激波的研究,但这项技术稍加改变,就可以应用于探测隐身飞机。利用纹影摄影术还可以将有机气体逸散特性影像化,进而评估局部排气设施气罩捕集有机溶剂蒸汽的真实过程,保证劳工作业安全。

实验原理

一、基于透镜成像的纹影光学系统

下图是典型的基于透镜成像的纹影光学系统:

B:光源,O:小孔,L1、L2、L3:凸透镜,K:刀片,H:接收屏,E:待测样品

qq%e6%88%aa%e5%9b%be20161219182940
位于L1焦点处的点光源,经过L1成为平行光;平行光经过待测气体E,再经过凸透镜L2汇聚;刀片K放在L2的焦点处;光经过L2、L3在接受屏H成像。

如下图,如果待测气体各向同性(密度均匀、折射率均匀),则平行光会汇聚到透镜焦点处。如果待测气体密度不均匀,折射率不同,则光线会发生偏转,将不会汇聚到透镜焦点处。

%e5%85%89%e7%ba%bf%e5%81%8f%e6%8a%98

刀片的作用:是为了阻挡因气流而路线走偏的光线,借以得到具有阴影效果的黑白纹影。

二、基于球面镜成像的光学纹影系统

如果你想DIY一个纹影装置,你在网上搜到的大部分教程都是针对球面镜成像的光学纹影系统,因为这个装置只需要一个球面镜,搭起来更简单,并且球面镜可以很大、焦距很长,对气流密度变化的显现放大效果更明显。

qq%e6%88%aa%e5%9b%be20161223092700

如图,点光源放在球面镜的二倍焦距处,经过球面镜反射将成像在同样的地方。稍稍错开点光源,使得物像并列,并且在像点处放置刀片或者滤光片,在刀片后方放置相机。原理与透镜成像系统相似。

三、福柯刀刃测试(Foucault knife-edge test)

foucault-test_2

上图中光线是从左到右传播,从左到右的三张图片,分别是刀片在焦点前方,刀片正好处于焦点位置,刀片在焦点后方成像的情况。可以看到,当刀片正好处于焦点处时,接收屏上的图像并不是黑白各一半。我们可以根据这个原理来调整刀片的位置,使之处于精确的位置,从而得到更好的实验结果。

下图是我们用激光作为光源时,刀片处于合适的位置得到的图像:

%e6%bf%80%e5%85%89%e6%88%90%e5%83%8f

实验装置

我们分别采用激光光源和LED光源,激光前加一个扩束镜作为点光源,LED灯前放一个小孔作为点光源。具体装置如下:

我们直接把白墙壁作为接收屏:

实验结果与分析

我们实验了以下几个样品造成的气流形态:

  1. 蜡烛 – 燃烧
  2. 打火机 – 喷气
  3. 热水 – 水蒸气
  4. 电吹风 – 热风
  5. 酒精 – 挥发

上面是我们录制并剪辑一个实验效果的视频,优酷链接:纹影摄影技术实验探究

结果分析:

  • 实验时,应该关掉外部光源,营造较为黑暗的环境。
  • 扩大两个透镜L1、L2之间的距离,可以放大实验效果
  • 刀片的位置很关键,一定要在焦点处,并且挡光合适。
  • 由于我们用的是透镜,使用LED白光光源时接收屏上的光斑色散效果比较明显,L1、L2之间的距离越大,色散越明显,使得图像变化(黑白阴影)看不清。
  • 改成激光光源后,色散消除,使得气体形态动态变化较为明显,实验效果有所提升。
  • 相机录像的质量要求比较高,肉眼看到的往往比相机拍出来的效果好,应该努力提高拍照质量。
  • 我们尝试去掉接收屏,把相机直接放在刀片后方,但无法拍摄到想要的效果。这个问题没有解决。

参考文献

[1] Schlieren Photography - Seeing Air (Ian Smith, ian.org), http://www.ian.org/Schlieren/

[2] N. Degen. An Overview on Schlieren Optics and its applications (Thesis at ETH Zürich, 2012), http://e-collection.library.ethz.ch/eserv/eth:9039/eth-9039-01.pdf

[3] A. Mazumdar. Principles and techniques of Schlieren imaging systems (Columbia University, Tech. Rep., 2013), http://core.ac.uk/download/pdf/27296576.pdf

[4] Schlierien Optics (youtube, Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations, Jan 24, 2014), https://youtu.be/mLp_rSBzteI

[5] How To: Build Your Own Schlieren Setup (youtube, JoshTheEngineer, Sep 7, 2015),

https://youtu.be/IZ0bYi9UFv8

[6] Schlieren Photography - How Does It Work? (Ian Smith, ian.org),

http://www.ian.org/Schlieren/HowTo.html

[7] Harvard Schlieren Optics,

http://sciencedemonstrations.fas.harvard.edu/presentations/schlieren-optics

[8] 跟着郑大师玩科学——纹影 http://www.masters.tw/126911/schlieren

[9] 纹影摄影术简介

http://laws.ilosh.gov.tw/ioshcustom/Download/Download.ashx?type=SafetyMessageArticles&id=1430

[10] 紋影攝影技術(Schlieren Photography)的應用

http://science.sumlook.com/2009/04/schlieren.html

[11] Wikipedia-Foucault knife-edge test https://en.wikipedia.org/wiki/Foucault_knife-edge_test

[12] http://www.atm-workshop.com/foucault.html

 

最后

  1. 感谢崔宏滨老师指导
  2. 感谢大物实验中心提供实验环境
  3. 感谢朱玲老师借光学仪器
  4. 感谢cuihao同学帮忙录像与剪辑视频
  5. 感谢戴明威同学互相交流

注:除了实验拍摄的照片,其余图片来自于网络,侵删

附件下载:

论文schlieren-photography-%e8%ae%ba%e6%96%87

PPT演示文稿schlieren-photography-%e6%bc%94%e7%a4%ba

迈克尔逊干涉仪操作经验

这是我这学期做大学物理二级实验,迈克尔逊干涉仪测量激光波长和水的折射率,时写的实验操作经验。因为我一开始测量得到的数据误差非常大,几乎没法处理。找到原因后重新做实验测出来的数据就很好了。

上面的文档下载:%e8%bf%88%e5%85%8b%e5%b0%94%e9%80%8a%e5%b9%b2%e6%b6%89%e4%bb%aa%e6%93%8d%e4%bd%9c%e7%bb%8f%e9%aa%8c

下面是实验时拍的一些照片:

img_20161208_164352

img_20161208_164039

img_20161208_163947

img_20161208_164933

下面是参考资料:

大学物理实验网络课程——迈克尔逊干涉仪

网站链接:http://www.bb.ustc.edu.cn/jpkc/guojia/dxwlsy/kj/part2/grade2/michelson.html

 

写给中学生的自己

个人介绍:张静宁,毕业于宁德一中,现就读于中国科学技术大学物理学院大二。曾是“MOOC进中学”项目的发起人。

东北育才学校的伙伴们,你们好!很高兴看到你们的中学学习生活如此丰富多彩。你们很幸运,拥有这样的学习环境,你们也应该抓住这样的机会 —— 认真的去做每一件事情。写这篇文章让我觉得很为难,你们的能力和学识、兴趣和态度都很不错,甚至让我感到惭愧。在这里我分享一些大学以来自己的经历和想法,希望能对你们有些帮助,也希望能告诉高中时的自己。

首先,弄清自己的兴趣和能力所在很重要。

这个问题困扰了我很久,从小学到高中一直以课内学业为主,学校教什么就学什么并且努力做好,我忽略了对自己兴趣的探索。高中自己做物理竞赛,并且因此进入中科大。高三下学期开始接触MOOC,学习了一些编程和人文方面的课程,后又成立Crash Course字幕组,去果壳网MOOC学院实习,发起“MOOC进中学”项目,活跃于Linux用户协会(社团),开发“USTC评课社区”网站。这一系列经历让我怀疑对物理的兴趣,因此大一下学期我选了计算机学院的课程。后来又因为在计算机学院的学习不是很顺利,大二上学期又转到了科技传播系学习。最后,因为一次偶然的事件,我遇到了一个物理教授,他很大程度的改变了我,现在,我又回到了物理学院(晕!)。我常常想自己是不是走了一个大弯路又回到了原点,的确大学这一年半,自己因为没搞清楚主次“浪费”了很多时间。

因此,希望你们在中学时期,能够多花些时间了解自己。了解自己的兴趣与能力所在,这样在大学选专业的时候能够不那么迷茫。关于选专业,我实在是个反面教材,但还是希望你们能在中学先了解自己的兴趣,再花些时间了解各个学科、各个专业,了解目前社会上的各个行业。选大学以及大学所在城市也很重要,你们也可以多了解中国历史、地理(出国党划掉),各个城市的发展水平、文化、气候、交通,每个大学的实力和风格。 这些不需要你们花太多精力,但应该是你们在中学阶段应该做好的准备,而不能仅限于高考后填报志愿一时的手忙脚乱。其中最主要也是最难的还是对自己的定位。

其次,大学是MOOC学习不能取代的。

高中的时候,我常常不满于学校的应试教育,一接触MOOC后便热衷起来。向同学、老师、家人推荐MOOC,在网上发适合高中生的MOOC学习资源,在学校组织MOOC推介会,这也是我后来发起“MOOC进中学”的基础。但进入大学以后,我发现传统大学课堂也不如MOOC,枯燥、冗长、低效,一度十分失望。今天早上和珠溪中学的韦亮老师交流,一致认为我现在不应该花时间去学MOOC。我认为,中学的时候学MOOC是好的,那时候主要是基础的、广泛的学习,多接触各个学科,尝试各种各样的东西。可以通过MOOC的学习,丰富学识、增加能力、拓宽视野。而大学,是一个专业化的学习,学习的领域缩小,更加深入。这时往往需要一系列的课程,专业的训练。大学生当然可以学习MOOC,如果他在完成专业训练外仍然学有余力的话,不妨增加一些兴趣上的学习。MOOC更适合作为终身学习的方式,带领你感受、进入一个学科,而深入一个学科还是要进一步的学习。

说来可笑,高中的时候我抱有这种疑问“MOOC那么好,为什么还要上大学?”现在意识到,不仅仅是大学的训练更加专业,而且大学能够提供你的远远不只是课程。还有很多优秀的老师,可以给你学业或者是人生选择上的指导;还有那么多优秀的同学,可以同你交流、一起成长。因此,中学阶段努力学习,哪怕是应试层面上的努力为了上更好的大学,现在看来也是值得的。大学能够让你上更高的一个层次,给你的人生更多的机会与可能。

第三,学习态度、学习能力、学习方法。

大学和高中的衔接,哪些东西应该保留,哪些应该放弃,哪些应该改变。有一种观点,认为高中勤奋刻苦,上大学以后就可以轻松了。我希望你们和我一样觉得这个观点荒唐可笑。相反我认为,大学是一个人在他专业领域上学习的开始,应该更加专注与努力。我在大学过去的一年半里,参与了很多活动与项目,而花在学业上的精力远远不够。我现在十分后悔,因此需要投入更多的时间才能把之前漏掉的东西补回来。我发现很多好的习惯,积极的学习态度,在我中学的某个阶段是有的。只是后来我放弃了,现在我又要重新拾起。因此,希望你们在中学就能有良好的学习态度,并且一直保持。至于学习能力和学习方法,这是可以培养,一直改进的。希望你们能把学过的知识用起来,把过去的知识忘了真可惜(虽然似乎总会忘掉一些东西),最重要的还是能够延续良好的学习态度、能力、方法。不要把大学和中学割裂开来,同样不要把中学和小学割裂开来,把大学和毕业后的学习割裂开来。在学习上,能够一直有积累和进步。

第四,关于生活方式上的建议,坚持阅读和运动。

阅读能够让人更加智慧,这在人的成长阶段是十分重要的。它能够让你突破环境带来的视野的局限,让你明白更多、了解更多。坚持阅读思考,远离肤浅。同样,跑步(或者其他运动方式?)也是对生活有益的调节,远远不止于锻炼身体。能够让你更加精力充沛,更加头脑清醒。阅读和长跑,都能从精神层面重塑一个人。

以上是我想要与你们分享的一些想法,当然不可避免的有我个人视角的局限性,比如我在中科大这样一个理工科大学,我学物理学便也仅从理科学习的角度出发。因此,希望你们能够评判性的看待这些建议,能够从我的经历和想法中得到一些收获。

我十分称赞你们现在进行的数位学习,你们的能力很棒,学习态度也很好,希望你们能够坚持这样的学习热情,在学习中感受到快乐与美的体验。

离家感悟

学生票没有如期取出

今天,就要离开家回学校了。早上,父母开车送我去火车站,原打算等我从人工窗口取完票他们就走,因此爸爸的车只停在了路边。

结果,没想到学生证后面贴的磁条出了问题,学生票取不出,只能重新买票。我妈很快的掏钱付款,买到了12:13福州去合肥的票。宁德去福州的票却买不到了。

我妈着急着去上班,就先打车回去了。实在买不到票就只能让我爸开车送我去福州了。我们离开售票厅又把行李拿到车上,心想买不到票,肚子疼我就去了洗手间。回来他非常着急的说,“刚刚有票了,我钱已经放在那里了,你快去取,最右的窗口”,又骂了几句刚刚车被交警罚款了。慌慌张张地拿着身份证取到票,和我爸一起拿着行李冲进去,总算赶上8:58的车。

到车上想了想,遇到这种突发事件,父母还是比我沉着,处理得还是挺好的。

初中同学聚

昨天晚上,约了初中的小伙伴聚聚。由于其中一个同学有打寒假工,我们等到她下班了才一起去吃夜宵。席间,大家非常激烈地吐槽大学上学遇到的种种。比如宿舍关系,学校抓到课,做兼职的吐槽各种奇葩的顾客,奖学金只有乖学生才能拿到,还有两个小伙伴去部队了。我大概说的不多,挺开心的听他们讨论,我发现他们有时非常大声的说话,那一本正经议论的样子还挺好玩的。

虽然一年没有联系,但和他们一起还是挺放松的。大概是自己平时生活太缺少欢乐了。而且从他们的聊天中,还发现一些自己平时不关注的问题。比如,有去麦当劳、华莱士打零工的同学,吐槽一些奇葩顾客,感觉自己也是挺麻烦的一个人。回家几天,对家里的很多东西不满,整天吐槽抱怨。

大概每次和他们聚,都会觉得他们在生活上比我成熟,比如一个同学带我们去吃大排档,我肯定不会知道那家店,我也不擅长和店员打交道。他们也比我更加体谅家人吧。有一种我在学校里呆久了,有点读书人的呆板,做家务也笨手笨脚。

不快乐的春节

总的来说,春节回家自己不是很快乐。根本原因还是压力太大了。带了很多书回家,有很多活要完成,与此同时,又觉得回家了应该出去走走,见见朋友。

所以,我常常不知道我应该干什么。而我在看书时,各种噪音也搞得我很烦,尤其是家里隔音效果很差。回老家几天,白天,家里的小孩子整天哭吵闹,晚上,家人客厅打麻将;回宁德以后,亲戚来了,我爸大声吹牛皮。我都很生气。

之前说到,寒假回家让我觉得是去作客,让我觉得格格不入。其实是重新记起以前的生活,想起来当初为什么觉得上大学很重要的一点是能离开家。由于学校成长环境的不同,如今我的观点、生活方式和父母相差越来越大。新旧观念的碰撞比以前更加强烈。初中到宁德读书以后,开始看不上农村,不愿意回去,觉得农村很落后,农村人都没文化。而从合肥回宁德以后,也觉得这个城市很落后,也不愿意回去,至少回来的时候心想以后断然是不会留在这里工作、生活的。

学校里呆久了,就忘记了家里的那些不好。回到家以后,重新认识了这些问题,又要花一些时间去接受。从高中起,就常常想过改变父母,让他们也看看书,多一些精神文化上的生活。而不是把时间用来打麻将、看电视剧。但直到现在,我爸还是非常抵制看书,纵然我和他强调了非常多次,他始终没有拿出一本书来装装样子。他还会说一些让我讨厌的话,比如开玩笑说我什么时候生个孩子给他抱抱;要不要来打麻将;必须先订婚才能带男朋友回家过年/或者去男朋友家过年。我觉得他是真想早点抱孙子,尤其是他的所有哥哥姐姐都当爷爷奶奶,而且孩子满地跑。而他说,不订婚把男朋友带回家很丢脸,但我觉得本科就订婚才丢脸吧?为什么把脸看那么重?而不是把订婚、结婚看成非常重要,需要谨慎考虑的事情。

昨天晚上,想到带回来的书、作业很多都没看,也是很紧张。回学校,又要开始努力地学习。回家让我觉得,其实我还是喜欢学校的学习生活,每天按时自习,运动,自主的生活,还是足够充实而有追求。回家这几天嘛?休息足了,也吃的不错,就是书看的不多,玩的也不是很多,并没有很努力去生活,毕竟是放松嘛。

22岁了,不知道自己的心理年龄、行为举止是否能和这个年龄相符。有些方面,的确是越早进入“社会”,越早面对生活的压力越早成熟。读书让人有更高的追求,和对社会更加理想主义的期待。但也许自己对过去的环境,要求太苛刻,而不够理解父母。至少他们还是支持我的追求。

大过年的,他们打打麻将、放放鞭炮、贴贴春联、看看春晚、走走亲戚,也没什么不好的吧?

而我自己呢?爬爬山,看看书,吃吃饭,逛逛街也还好吧。

究竟为什么这么较劲呢?为什么这么不快乐呢?目标还没有达到,水平还很低,学业上并没有取得什么进展,下学期的课任务很艰巨啊!