光学相干断层扫描技术引入大学物理课堂教育浅析

谢子昂 吴 平 张师平 李 莉 裴艺丽

(北京科技大学1数理学院;2 自然科学基础实验中心,北京 100083)

当前科技日新月异,新工业时代的重要变革正在来临。为培养适应新兴技术领域发展需要的复合型人才,教育部近年来出台了一系列新举措,提出各高校应立足教学根本,深化体制改革,积极建设新工科课程[1]。《大学物理》作为基础课程,在工科教学体系中举足轻重。其课堂教学中有必要加强理论知识与新兴高新技术间的联系,使学生体会到基本物理原理是新技术发展的源泉,从而提升学习兴趣,激发探索热情,为他们进一步学习专业课知识打下良好基础。

为此,我们尝试从光的干涉等最基本物理原理出发,在大学物理课堂的光学部分向学生适时介绍光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)技术的原理和历史,使之成为大学物理教学内容之一。在光的干涉教学基础上,讲解通过OCT 技术获得样品二维断层图像的原理,激发学生自主探究提高OCT 技术测量速度与精度的方法。这一尝试将使最新前沿科学技术走进课堂,开拓学生眼界,激发学生学习的主动性和积极性。

1 OCT技术基本原理

OCT 技术是一种极具发展前景的新型层析成像技术,在活体检测成像等方面具有突出的应用潜力,被形象地称为“光学超声”[2-5]。其成像分辨率可达亚微米量级,比传统的超声成像技术还要高出一到两个数量级[5,6]。OCT 技术目前已在眼科、牙科和皮肤科临床诊断中得到了广泛的应用,是继X射线和核磁共振成像技术之后,医疗领域的又一大技术突破,近年来得到了迅速发展[3,7]。……