Ученые Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева получили свидетельства от Федеральной службы по интеллектуальной собственности Российской Федерации о государственной регистрации двух новых программ для ЭВМ.
Первая программа под № 2026613864 называется «Лабораторная работа №
3–41 по общей физике. Интерференция света. Наблюдения колец Ньютона в установке с лазером». Ее авторами являются сотрудники НГТУ: Балашова Татьяна Ивановна, Вдовиченко Ирина Анатольевна, Фадеев Дмитрий Сергеевич, Стручков Антон Олегович, Котов Владимир Владимирович и Моисеев Илья Игоревич.
Программа имитирует лабораторную работу по наблюдению колец Ньютона, предоставляя следующие возможности:
1.Визуализация интерференционной картины (системы светлых и темных колец) в зависимости от параметров установки;
2.Автоматический расчет цвета интерференционной картины на основе длины волны;
3.Проведение измерений радиусов колец с помощью встроенной шкалы.
Разработанное программное обеспечение представляет собой десктопное приложение. Программный модуль разработан на языке программирования Pythonс использованием графической библиотеки Dear PyGui. Для физических расчетов и генерации изображений использована библиотека NumPy.
В левой части окна происходит генерация изображения колец Ньютона в реальном времени. Алгоритм программы рассчитывает интенсивность света в каждой точке изображения, исходя из разности фаз, создаваемой кривизной линзы. Цвет колец автоматически соответствует выбранной длине волны лазера (например, красный для 632 нм, зеленый для 550 нм). Поверх изображения нанесена измерительная шкала (крест с делениями), позволяющая студенту определять радиусы темных и светлых колец. Цена деления шкалы отображается в верхней части панели.
Особенностью разработанного программного обеспечения является интеграция методических указаний непосредственно в интерфейс программы. В правой части окна отображается электронное учебно-методическое пособие.
Практическая ценность разработанного программного модуля «Кольца Ньютона» заключается в визуализации процесса моделирования, позволяющего пользователю:
1. Исследовать зависимость интерференционной картины от длины волны света и радиуса кривизны линзы;
2. Освоить методику измерения радиусов интерференционных колец с использованием виртуальной измерительной шкалы;
3. Закрепить теоретические знания раздела «Оптика» без доступа к физической лаборатории.
Программа может применяться на лабораторных занятиях как в очном, так и в дистанционном формате обучения.
Вторая программа для ЭВМ под № 2026613814 имеет название «Интерактивная платформа для изучения и выполнения лабораторного практикума «Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке». Ее авторами являются сотрудники НГТУ: Вдовиченко Ирина Анатольевна, Балашова Татьяна Ивановна, Поздняков Максим Андреевич, Дербенев Андрей Дмитриевич, Рябов Кирилл Александрович и Харченко Михаил Дмитриевич.
Разработанное программное обеспечение предоставляет пользователю возможность проводить исследования зависимости дифракционной картины от различных факторов, наблюдать результаты в наглядной форме и анализировать закономерности, характерные для рассматриваемого явления.
С помощью приложения студенты могут ознакомиться с явлением дифракции света и изучить методику измерения длины волны излучения лазера и периода решетки. Интерактивный интерфейс упрощает процесс обучения, предоставляя наглядно установку и теоретические данные.
Для реализации программного обеспечения был выбран язык Pythonблагодаря его скорости, доступности и разнообразия существующих библиотек. Дополнительно для реализации графического интерфейса программы использовалась библиотека tkinter.
Созданная программа предназначена для выполнения лабораторного практикума и сочетает в себе теоретические материалы, интерактивное моделирование и возможность изменения параметров эксперимента. Кроме того, программное обеспечение ориентировано на студентов, обучающихся по заочной форме, поскольку предоставляет возможность выполнять лабораторные работы без необходимости непосредственного присутствия в вузе.