表面等离激元共振实验教学研究
王中平，张权，朱玲，张增明，孙腊珍
（中国科学技术大学物理实验教学中心，安徽合肥230026）
表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）是一种能够适合探测金属表面的分子相互作用的量子光电现象。在电磁场的作用下，材料中的自由电子会在金属表面发生集体振荡，产生表面等离激元；共振状态下电磁场的能量被有效转换为金属表面自由电子的集体振动能。理论上，一个表面全内部反射的光诱发从表面延伸的消散波，平行于正常的波。这个消散场是由于光的波性质和强度随着表面距离增加而呈指数递增。在波导/金属表面相交处，从波导延伸的消散场能够以具体的入射角耦合到电磁表面波，这个角称为表面等离激元共振角。在这个角度入射，光能量能够转换到传导金属膜片，因共振频率相同，而产生一列表面等离激元波。因为能量被吸收了，光的反射强度揭示在表面等离激元共振发生的角度处明显下降，消散场起着表面的探测杆作用，因为表面等离激元共振角对折射率的变化相当敏感。表面等离激元共振角的转换可用于探测表面的折射率的变化，这个折射率的变化直接与表面粘和的分析物的浓度成正比例。SPR的共振角或共振波长与金属薄膜表面的性质密切相关，如果在金属薄膜表面附着被测物质（一般为溶液或者生物分子），会引起金属薄膜表面折射率的变化，从而SPR光学信号发生改变，根据这个信号，就可以获得被测物质的折射率或浓度等信息，达到生化检测的目的。SPR传感技术是在20世纪90年代成功发展起来的利用SPR原理检测生物传感芯片上配位体与分析物作用的一项新兴的生物化学检测技术，具有灵敏度高、免标记检测、实时检测、无损伤检测等优点。
表面等离激元(SP)是沿着金属和电介质之间的界面传播的电磁波所形成的。当p型偏振光以表面等离激元共振角入射到界面上，将发生衰减全反射：入射光被耦合到表面等离激元内，光能被大量吸收，在这个角度上由于发生了表面等离激元共振从而使得反射光显著减少。光在界面处发生全内反射时的倏逝波，可以引发金属表面的自由电子产生表面等离激元。在入射角或波长为适当值时，表面等离激元与倏逝波的频率相等，两者之间发生共振。入射光被吸收，使反射光能量急剧下降，在反射光谱上出现共振吸收峰，这就是表面等离激元共振现象。在入射光波长固定的情况下，通过改变入射角，也可以实现角度指示型表面等离激元共振，即不同的入射角对应不同的光强度。
我们基于分光计平台上搭建角度指示型的表面等离激元共振分析仪，主要部件包括半导体激光器、偏振片、半圆柱型样品池、样品池架、光功率检测器。学生可自搭建设备，对各种液体样品（胶体样品、不同浓度的乙醇水溶液以及生物分子溶液）的不同入射角的光强度进行测量，由此可通过绘图得出共振角，然后根据相关公式推导计算出液体的折射率。该实验可以让学生进一步了解分光计的使用，也可以让学生对新型分析仪器表面等离激元分析仪的相关应用，进一步锻炼学生的实验动手能力和拓展实验知识层面。从2011年我们在“现代物理实验技术”课程中开设了“表面等离激元共振分析法测液体的折射率的研究”实验，学生对该实验表现出浓厚的兴趣，认为该实验即锻炼了动手能力，也加深了学生对现代物理实验技术的了解和掌握，取得了良好的实验教学效果。
参考文献
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[2]宋大千，赵晓君，陈焕文等. 表面等离子体共振传感器II：实验装置与仪器[J]. 分析仪器，
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[3]陈焕文，牟颖，赵晓君等. 表面等离子体共振传感器III：应用和进展[J]. 分析仪器， 2001,2:3-9.
福州市聋哑学校科学实验竞赛活动方案 一．活动背景和目的： 在国家大力提倡科技兴国，教育兴国的大背景下，为贯彻落实国家《全民科学素质行动计划纲要实施方案》精神，配合国家“提高公民科学素质行动计划”的实施，和丰富同学们的第二课堂活动内容，提高聋生学习科学的积极性，培养同学们对科学的浓厚兴趣，提高聋生的观察能力、动手能力和创新能力等，提高聋生的科学素养，营造良好的校园氛围，特由福州市聋哑学校教务处和理科老师联合举办关于科学实验竞赛。 二．活动阶段与时间安排： 1．第13、14周：准备阶段 在这个阶段中，我们要做好比赛的宣传引导工作，可由各任课理科老师负责，做好参赛学生的报名工作，最后将参赛选手名单交给理科组余秀菊老师处，逾期作弃权处理。 2．第15周：比赛、展示阶段 在这个阶段由学校统一组织各班报名的学生进行比赛，按照能力情况分组进行。根据比赛的成绩，决出个人名次。 3．第16周：推荐、推广阶段 这个阶段可由教务处完成。教务处及相关教学部以此次活动作为契机，鼓励和引导同学们积极参加各种技能比赛和练习，将此类活动作为学校常规工作去抓，今年有了，以后每学年都要有。 四．比赛主题： “我是一名小小称量员”科学实验竞赛 五．比赛地点： 物理实验室或五楼会议室 六．比赛时间： 2014年12月9日星期三上午第四节、下午一、二节课 七．参赛对象： 八、九年级、高一（2）、高一（3）、高二（2）共八个班级，人数53人 八．比赛规则：
1、各参赛选手不得迟到，须在比赛开始前5分钟进入机房。迟到5分钟不得参赛，作弃权处理。 2、在比赛过程中不允许讲话、走动，如实验器材有问题可举手请监考老师解决。 3、比赛时间以秒表计算。 4、实验结束后，参赛选手自动离开实验室，如自行提前离开，作零分处理。 5、比赛结束后，由指定的老师负责实验时间的记录，需将比赛时间，实验的正确率抄录下来，并交给余秀菊老师汇总，然后进行排名。 每位参赛者应认真阅读以上注意事项，如违反以上规定，比赛成绩一律记为“零”。 九．奖项设置 个人奖 个人奖项以参赛人数总数50%设置，一等奖占获奖总数的20%，二等奖30%，三等奖50%。 一等奖 5名 二等奖 8名 三等奖 13名 十．比赛组织名单 1、活动负责：吴国梁余秀菊 2、竞赛巡视：翁苏健、潘峰华、黄伟琳 3、评委成员：教务处代表、理科组教师
教育实验研究(一) (总分：333.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：39，分数：78.00) 1.下列选项中，影响实验内在效度的因素是( ) （分数：2.00） A.多重实验排除了干扰 B.统计回归√ C.实验安排的反作用效果 D.测量的反作用或交互作用效果 解析： 2.检验一个教育实验科学水平的首要标准是( ) （分数：2.00） A.价值判断√ B.科学性分析 C.有效性评价 D.可操作性评价 解析： 3.下列有关教育实验的陈述中，错误的是( ) （分数：2.00） A.教育实验是一种自然科学实验活动√ B.教育实验是一种科学实验活动 C.教育实验是一种特殊的教育活动 D.教育实验是一种特殊的实验活动 解析：[解析] 教育实验是相对独立的社会实践活动，区别于自然科学实验。 4.假设的特征不包括( ) （分数：2.00） A.具有一定的科学依据 B.具有一定的猜测性 C.具有多样性 D.具有确定性√ 解析： 5.教育实验研究首先是一种( )
（分数：2.00） A.科学实验√ B.特殊实验 C.特殊教育 科学教育D. 解析： 6.下列说法中正确的是( ) （分数：2.00） A.按随机方式建立两个被试组(例如，实验组和对比组)，除研究变量因素外，其他无关变量方面的影响相同，因而两组的结果测量值之差，可以认为是研究变量之差造成的√ B.恒定法主要采用对比组方法和循环法 C.样本容量与样本的代表性有关，样本容量越小，代表性越好，反之，样本容量太大，就可能失去对总体的代表性 D.在教育科学研究中，被试的年龄、性别、身高、体重、遗传、性格、能力、知识经验、动机、情绪、研究场所的一些条件与特征等许多无关变量对研究是有影响的，这种问题可以采用消除法解决 解析： 7.将“一个体格健壮的人”定义为“举起100公斤杠铃、两小时连续长跑25公里、跳高1.8米、6小时游泳横穿渤海海峡、一年四季从不生病……的人”。这里采用的操作定义方法是( ) （分数：2.00） A.静态描述法 B.动态描述法√ C.方法与程序描述法 D.不属于上述三种方法的任一种 解析： 8.被誉为教育实验创始人的教育家是( ) （分数：2.00） A.裴斯泰洛齐和蒙台梭利 B.杜威和梅依曼 C.梅依曼和拉伊√ D.杜威和蒙台梭利 解析： 9.判定定性研究内在信度的主要指标是( ) （分数：2.00） A.研究的一致性√ B.研究的差异性 C.研究的多样性
提高小学科学实验教学有效性地策略研究 科学课是一门以实验为基础地学科,实验是学生获取知识、进行知识创新地重要手段,是培养学生地科学兴趣、科学态度、提高学生科学能力地重要途径.因此,在新课程实施中就不能不重视实验在提高学生科学素养中应有地作用.科学实验教学如此重要.但是,在大部分农村小学科学教学中,要么没有实验,要么就是教师让自己地演示实验贯穿于课堂教学地始终,对学生创新思维和创造能力地培养极为不利. 一、实验教学低效性地具体表现 （一）学生在实验活动中思维匮乏或具浅表性 学生地科学实验还只是停留在儿童嬉戏活动地层次,把一个个实验当作体育课里地游戏,“图”个热闹,并没有把自己当作“小科学家”来研究问题.虽然学生在活动中情感、态度得到了陶冶,但是热闹有余、思维不足,科学实验地更重要地任务建构知识层面缺失,只停留在感性认识地基础上,对后续地学习存在着很大地隐患. （二）实验活动中学生参与率低下,缺少合作 在实验活动过程中,以小组合作形式是活动地主要形式,在小组讨论中,有些学生莫不做声,只顾自己做事,毫不理会老师和同学是怎样去研究地,并没有参与到活动中来,觉得自己是“观众”；也有些学生把实验仪器牢牢地控制在自己手里,把这份探究地权利留给自己,并没有合作地意识,这大大影响着实验地开展. （三）实验活动操作不规范,处于无序自由状态 新课开始,学生往往能坚持一段时间,但是总不能坚持很久,他们总想自己操作,总认为实验很简单,无需老师讲得那么清楚,坚信自己能顺利完成实验.随即带来地自由探究带来混乱地状态,学生地学习处于一种发挥性、无序性,对科学地真理现象蛮不在乎,远离了教材地意图,陷入了“玩玩”地状态. 除上述三点外,实验教学低效性地表现还有很多方面,例如,在科学课中,学生地自我约束能力很差,学习态度不稳定,总凭着一时地兴趣进行学习.这样地现状直接影响着学生对科学知识地积累、科学能力地培养,好多学生地心理活动基本上处于被动状态,探究问题地兴趣和动手创造能力更是不能充分发挥,那么怎
高中生物实验教学计划 一、制定完善的教学计划 为保证教学活动的有序有效进行，在开课之前教师应制定详细的教学计划，确定选择的实验、每个实验要用到的相关仪器、实验材料、药品，哪些需要提前购买或准备、需要多少课时、在学校还是在家庭中完成、具体的方法步骤、学生之间何时交流、怎么评价实验效果等。为确保计划的可行性，这些难度较高的实验，教师最好提前进行预实验把握时间。 二、深入研究教材 各个课题中，课题背景阐明了生物技术与生产生活的联系，基础知识介绍了基本方法与原理，研究思路提示学生从哪个方面入手来解决问题，实验设计提供了试验流程示意图和参考资料，操作提示则从操作层面给出了指导性建议。由于这部分内容为新加内容，教师在进行每个课题的研究时，有必要自己先深入研究教材内容，甚至进行预实验。然后才有可能引导学生分析教材提供的资料，明确知识背景，理清研究思路，然后设计实验方案，动手探究，帮助学生解决遇到的问题，掌握生物技术，形成实践能力。 三、观看视频、录像，用“讲授—演示”法进行教学 “讲授—演示”给了我们很好的策略，教师可以播放视频、录像、动画，甚至可以亲自在课堂上做实验演示给同学们看。这样学生也有收获，配合讲授，学生就能有一个较为清晰的框架。 四、建立实验活动小组 本模块对学生的要求是在自学有关知识的基础上，在教师的指导下自己设计并完成实验，然后搜集和整理资料，写出报告，进行口头交流，相互讨论。为落实好知识、情感态度价值观和能力的三维目标，保证实验的顺利进行，教师可以将全班同学按照三人或五人一组进行分组。这样既在活动中实现智慧共享，提供创新精神的土壤，在遇到挫折时相互激励，还能培养交流与合作的能力。 五、适当利用学生社区、家庭中的课程资源 从课程重视培养学生的创新精神和实践能力这一目标出发，结合具体教学内容的学习，引导学生积极利用社区和家庭的课程资源。比如到制作果酱的车间去参观，豆瓣酱的制作也可以在家里完成。有些疑难问题可以在网络中查找答案，可以寻求有经验的人的帮助。在具体的活动中帮助学生认识生物科学、技术与社会的相互关系，增加学习生物学科的兴趣。 六、设计好教学评价体系 教学评价不仅能了解课题活动效果，还能发现学生在动手实践中存在的问题，遇到的困难，心理上的变化。在这种难度较大、历时较长、自由度较高的
演示实验教学策略和方法的探究 化学是一门以实验为基础的科学，它的发展与实验分不开的，化学实验中演示实验是进行直观教学的有效方法，是吸引学生注意力，调动学生学习积极性的最活泼、最有效的手段；而且通过有计划地、周密细致地观察实验现象以及分析、推理、判断等思维活动，也有利于对学生观察能力、想象能力、记忆能力和思维能力的培养因此，如何提高演示实验教学的效益，是值得深入研究的课题。下面从演示实验的教学创新问题谈自己粗浅的认识。 1.演示实验的教学创新策略 让学生参与演示实验发挥主体作用 学生不是一个机械的和被动接受知识的容器，他们是一个个活生生的人，是发展的主体，教师的教育和环境的影响只能通过学生的主体性才能转化为学生的自觉的学习行为。所以，教师在教学中应尊重学生的主体性，唤醒学生的主体意识，激发和发挥学生的主动性和创造性；教师要努力营造民主、宽松、和谐的课堂气氛，师生之间、生生之间、小组之间能够相互讨论和交流，互相倾听和沟通，在这样的充满生命力的课堂中，教师从监督者变成了引导者和参与者，学生认真进行演示实验操作，观察现象，分析成功与不足，探
讨和发表自己的意见，真正体验到实验带给他们的乐趣，这种积极的情感促进了他们学习的积极性，也能挖掘出演示实验对学生的各种素质。 让教师发挥积极的指导作用 验证性实验教学中，教师只作为一个主宰者、评论者；而在探究性实验教学中，教师要作为一个咨询者、服务者和提问者，教师在讨论和辩论时往往有意持不同意见，以引导和促进学生去创造发现。探究性实验有利于理解科学过程和培养科学探究所需要的能力、思想方法、行为方式和价值观念。演示实验教学中应该由教师的演示向引导学生动手实验的探究式教学转变，从而不断尝试培养学生敏锐、精确的观察力以及解决问题的能力。 运用现代化教育媒体辅助教学 把微观问题宏观性，抽象问题具体化，增强教学的直观性，能有效的帮助学生分析实验现象，理解物质变化的本质原因，把感性认识上升到理性认识，达到演示实验教学的优化。例：观察Fe(OH)2沉淀的颜色，由于Fe(OH)2白色沉淀很容易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，学生难以观察到稍纵即逝的Fe(OH)2白色沉淀现象。教学时可用暂停镜头，把现象定格在屏幕上，就能清晰的观察到白色现象。若用慢镜头放映，可观察到Fe(OH)2被氧化的白色→灰绿色→红褐色的颜色变化过程。因此用媒体代替演示实验具有趣味性、效
实验教学教研活动记录 学校：安乐小学时间： 2012年3月22日地点：三楼会议室参加人：全体科学教师、联校教研室 主持人：蔡军主讲人：吴俊明 主题：加强实验室建设与管理 内容：实验室是学生学习科学知识、进行科学实验的一个主要场所，也是学生科学学习中的一个重要资源。它有着比普通教室更多、更深、更广的内涵，对学生来说具有一种神秘和新奇的吸引力。 一、加强实验室建设，优化教学环境中国教育改革和发展纲要指出：“基础教育是提高民族素质的奠基工程，必须大力加强。发展基础教育，必须继续改善办学条件，逐步实现标准化。”自然实验室的建设、教学仪器的配备，是优化教学环境的必要条件。实验室仪器设备和义务教育课程标准实验教科书的标准完全配套，现在实验室各项建设标准化，教学仪器配备齐全，为优化教学创造了良好的环境。 二、充分利用资源，努力提高质量。 以教学为中心，以提高教学质量为目的，加强实验教学环节。随着新课程的实施，实验教学任务量增大，在实验设备、实验仪器齐全的情况下，科学老师结合新课程要求，充分利用现有设备，开足开齐演示实验、学生实验和探究性实验。能不断提高学生的操作技能，增加学生的动手机会，锻炼了学生的操作能力，使学生在实践中得到了锻炼。并且强化了多媒体教学手段，使一些抽象的实验形象化，模糊的现象清晰化，微观实验得到宏观演示，解决了许多以前无法克服的
难题，提高了学生的实验能力，为提高实验教学质量做出了很大努力。 三、加强队伍建设，提高实验科学水平。 实验室工作要紧跟当前素质教学的新形势，必须要有一支良好素质的实验教师队伍。为了不断提高教师的教学理论水平和现代教学技能，鼓励教师加强学习，学校还为教师订购了《实验教学和仪器》等杂志，专职老师要积极参加学习研讨活动，实验员能坚持学习有关实验专业知识的文章，不断提高自身的业务水平，把学到的知识运用到实验教学中，不断改进实验方法。 通过实验教学，也培养了学生的身体素质。科学是一门综合性较强的学科，它有适合儿童年龄特征的内容，进行综合科学教育、生理卫生常识教育，如通过《人体内部的秘密》、《人的一身》这两单元，让学生通过观察，认识人体各系统的组成、功能及卫生保健。从营养分析看偏食的坏处，改掉偏食习惯，保证身体健康。 通过实验教学，培养了学生劳动技能素质。实验教学能贴近生活、接触实际，培养学生生存的能力，如学习《生活中的机械》一单元时，能提高劳动技能。
《高中生物实验课的教学方法研究》课题 结题报告 沛县湖西中学欧惠菁 一、课题的提出背景 新的《生物课程标准》明确地提出“提高学生科学素养”这一理念，并将此作为本次生物课改重要目标之一。多年来，我国《生物学大纲》中的课程目标是按照基本知识、能力、态度的顺序排列。实验题型是考查学生能力的有效题型，近年实验题型的比值也逐渐增高。 生物学科中的实验教学一是限于学校的客观条件，二是课时不够，一周两节课，即使没有实验教学任务也是很难完成的。既要发展学生的探究能力，又要解决实验课的重难点，基于此，许多教师盲目追求学生参与，教学成了满堂的自主探索、合作、讨论的过程，课堂成了“乱言堂”，教师成了旁观者，影响教学重难点的解决。课堂教学是实施素质教育的主阵地，如何让学生在有限的课堂教学时间内有效地学习，是我们教师要解决的一个重要问题 二、研究意义 传统的实验课大多是教师课前讲授有关的知识，实验课也只是简单的照本宣科，重复书上的步骤。学生热热闹闹，教师疲于维持课堂纪律，一堂课收效甚微。学生并没有发展相应的探究能力。既要发展学生的探究能力，又要解决实验课的重难点，是一个值得研究的教学问题。把实验融于探究式的教学模式中，即凸显学生的主体地位，也重视教师的主导的功能。耗时的实验操作由师生课余时间完成，探究的过程在课堂完成。 （1）通过本课题的研究形成一种新的实验教学模式，即探究式实验教学。 （2）通过本课题的研究，及探究活动的的开展，使学生亲身经历探究的过程，使学生在探讨过程中逐步建构自己的知识体系，领悟科学探究的方法。从而发展其创新能力、动手操作能力、探究能力。 (3)通过课题的研究和实施，实现探究性学习的教育价值，培养学生进行科学探究的一般能力，获得对科学的兴趣与理解；在体验实践科学探究的一般过程中，学会科学探究的各种技能，领悟科学观念，培养科学精神，养成良好的科学习惯并形成科学的价值观；在整个科学探究活动的过程中，培养学生的独立性、自主性，培养问题意识、研究意识、交流意识与合作意识，为学生的可持续发展和健全人格奠定基础。 (4)通过此课题的研究，提高教师的反思与行动研究的能力，提升教师实施科学探究的能力，促进教师的专业化发展和专业水准的提高，也是目的之一。 三、研究内容 本课题主要研究的是高中生物实验课的有效性教学主要涉及如下方面 （1）实验课中课堂的导入 导入是课堂教学的重要组成部分，是整个教学过程的起点，因此，导入的设计在知识深度上必须具有可行性，在实施教学目标上要把握方向性，在设计的形式与内容上要增强趣味性，在思维的训练上要具有启发性，在情感意志的培养上要具有引导性，为完成知识的传授、能力的培养及思想教育，创造一个良好的开端。 （2）实验课中探究问题的设计 思维总是从问题开始的，提问是最古老的教学方法之一。有质量的提问是一节课的课眼所在，是激发学生探究欲望的钥匙。也是教学重难点解决的重要途径之一。设置什么样的问题才能调动学生的积极性、激发学生的兴趣，究竟哪些问题能够真正成为学生学习的“任务驱动”，探究过程中学生自主活动的重点是什么，教师重点指导探究的哪些方面，如何引导学生探讨问题，而不偏离教学的重难点。
表面等离激元共振法测液体折射率实验 实验目的： 1、了解全反射中倏逝波的概念 2、观察表面等离激元共振现象，研究其共振角随折射率的变化 3、进一步熟悉和了解分光计的调节和使用 4、了解和掌握共振角测量的方法，以及计算折射率的原理和方法 实验简介： 早在1902年Wood就在光学实验中首次发现了表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）现象，1941年Fano根据金属和空气界面上电磁波的激发解释了这一SPR现象，随后就提出了体积等离子体子（激元）的概念，认为这是金属中体积电子密度的一种纵向波动。Ritchie注意到当高能电子通过金属薄片时，不仅在体积等离子体子频率处有能量损失峰，在更低频率处也有能量损失峰，并认为这与金属薄膜的界面有关。1959年Powell和Swan通过实验验证了Ritchie理论。1960年Stern和Farrell研究了此种模式产生共振的条件并首次提出了表面等离子体子（SP）的概念。1971年Kretschmann为SPR传感器结构技术奠定了基础,1983年Liedburg将SPR用于IgG与其抗原的反应测定，1987年Knoll等人开始了SPR成像的研究，1990年Biocare AB公司开发出首台商品化SPR仪器。表面等离激元共振技术终于在20世纪90年代成功发展起来，成为应用SPR原理检测生物传感芯片上配位体与分析物作用的一种新技术。 表面等离激元共振是一种能够适合探测金属表面的分子相互作用的量子光电现象。理论上，一个表面全内部反射的光诱发从表面延伸的倏逝波，平行于正常的波。这个倏逝场是由于光的波性质和强度随着表面距离增加而呈指数递增。在波导/金属表面相交处，从波导延伸的倏逝场能够以具体的入射角耦合到电磁表面波，这个角称为表面等离激元共振（SPR）角。在这个角，光能量能够转换到传导金属膜片，因为共振频率是一样的，因此创建了一个表面等离激元。因为能量被吸收了，光的反射强度显示了在表面等离激元共振（SPR）发生的角的地方下降。倏逝场起着表面的探测杆作用，因为表面等离激元共振（SPR）角对于折射率的变化相当敏感。表面等离激元共振（SPR）角的转换因此用于探测表面
“新课程背景下实验教学有效性的实践研究” 课题中期评估报告 扬州市翠岗中学课题组 一、课题研究目标和研究思路 ⒈本课题研究的目标是：尝试建立合理的实验教学范式。切实改变无效课堂实验教学形态， 提升课堂效率。通过学习、研究与实践，尝试建立合理的、有针对性的实验教学方式，达 成转变学生学习方式、引导其学会学习及切实改变教师的教学理念及方式、促进教师钻研实验教学中的指导方法和策略、提升自身创新能力，提高教学质量这两大目的。 ⒉本课题的研究思路是：从现实存在问题入手，结合新课程系列理论、国内外关于实验教学 有效性的各种观点为指导和参考，根据教材具体内容、学生学习现状和个性、心理特点进行相应的行动研究并形成我们的观点，建立自主式、合作式、研究式的课堂模型，创造良好的实验教学环境，优化教学过程，改进学习方式。综合运用行动研究法、经验总结法、 文献研究法等多种研究方法，坚持理论构建与实践探索相结合，实证与个案研究相结合。 二、课题研究的内容 ⒈研究实验教学中教师的指导方法和策略：对于不同类型实验（探究性实验、验证性实验） 的教师指导策略和方法。在实验教学中，构建互通的又具有个性化的指导模式，并尝试提炼某些实验方式特有的基本教学模式。 ⒉通过实验教学中教师的指导，教会学生科学的实验方法，使学生掌握基本的实验方法和操 作技能，最终达成实验教学中学生得以有效学习的目的；更重要的是培养学生探究精神和主动探究的兴趣，特别是在创新意识和运用知识解决问题能力方面有明显的提高。 ⒊为进一步促进教师努力提高实验教学的有效性，应用现代教学理论和现代教学设计理论， 经过实践检验，找出有效的“实验教学”的指导方式及策略，作为实施课堂实验教学有效性的有效途径，并将之运用到实践教学中。 ⒋作为课堂知识的拓展和补充，课后的小实验、小制作以及第二课堂活动的开展对学生的发 展也非常重要，研究如何利用有限的条件有效的开展这些活动，取得较为理想的效果。 三、课题研究的进展情况 ⒈在理论学习中更新教育观念。 ⑴进行课题研究首先需要理论的指导、理论的学习、理论的普及。因此，我们采用了采取 集体学习和分散学习相结合的方法，通过上网、学习专著、阅读教育教学类刊物，学习有关教学质量与评价的教育教学理论，用以指导自己的教学行为，边学习边积累边实践，及时反思，结合自己的教学实际写出有质量的论文。通过学习，努力从理论层面上引导教师对实验课题产生背景、科学依据、教育思想、实践价值全面把握，实现教育思想、 教育观念的转变。 ⑵结合研修专题，扎扎实实学习一本教育教学理论专著，写好教育随笔，积累教育智慧； 继续学习新课程、解读新课程、实践新课程，时刻关注课改的热点，以新课程的眼光审视自己的教学；不断加强自身学习，向书本学、向专家学、向同事学、向学生学，学习
高中生物探究性实验教学设计 探究性实验教学教学设计分析：细胞的质壁分离及质壁分离复原 实验探究模式：学生自己提出探究的问题→设计实验方案→进行实验进行探究→分析实验数据和现象，得出结论→交流并反思。 1、探究的问题提出质壁分离和复原实验中所用的材料是紫色洋葱鳞片叶、0．3g/mL的蔗糖溶液、清水。紫色洋葱鳞片叶是作为观察材料，当滴加0．3g/mL的蔗糖溶液时，细胞就会渗透失水，从而发生质壁分离；几分钟后滴加清水，细胞又会渗透吸水，从而发生质壁分离和复原。针对这个实验，我们提出了许多问题，我们确定其中比较具有代表性问题：蔗糖溶液的浓度为什么0．3g/mL是呢？能否用其它浓度的蔗糖溶液代替呢？作为探究的 2、实验方案设计及探究思路 方案：针对“能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0．3g/mL的蔗糖溶液”这个问题，我们设计了第一组对照实验：
表1 不同浓度蔗糖溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响实验记录表 在这组实验中，所用的实验材料为紫色洋葱鳞片叶、蔗糖溶液，只是将蔗糖溶液的浓度改换了一下。为了使现象区分较为明显，我们所用的溶液浓度差别较大，分别为0．1g/mL、0．3g/mL、0．5g/mL、0．7g/mL，通过实验对比得出结论。 材料准备：新鲜洋葱、0．1g/mL蔗糖溶液、0．3g/mL蔗糖溶液、0．5g/mL 蔗糖溶液、0．7g/mL蔗糖溶液、清水、显微镜、吸水纸、载玻片、盖玻片。 3、研究过程及其实验方法 根据能否用其它浓度的蔗糖溶液代替0．3g/mL的蔗糖溶液，我们选择了0．1g/mL、0．3g/mL、0．5g/mL、0．7g/mL的四种不同浓度的蔗糖溶液。用0．1g/mL的蔗糖溶液时，细胞发生轻微的质壁分离，但现象不明显，几
表面等离子体共振原理及其应用 李智豪 1.表面等离子体共振的物理学原理 人们对金属介质中等离子体激元的研究, 已经有50多年的历史。1957年Ritchie发现, 高能电子束穿透金属介质时, 能够激发出金属自由电子在正离子背景中的量子化振荡运动, 这就是等离子体激元。后来,人们发现金属薄膜在入射光波照射下, 当满足特定的条件时, 能够激发出表面等离子体激元, 这是一种光和自由电子紧密结合的局域化表面态电磁运动模式。由于金属材料的吸收性质,光波沿金属表面传播时将不断被吸收而逐渐衰减, 入射光波的能量大部分都损耗掉了, 造成反射光的能量为最小值, 这样就把反射光谱的极小值与金属薄膜的表面等离子体共振联系了起来。 1.1 基本原理[1] 光与金属物质的相互作用主要是来自于光波随时间与空间作周期性变化的电场与磁场对金属物质中的电荷所产生的影响,导致电荷密度在空间分布中的变化以及能级跃迁与极化等效应,这些效应所产生的电磁场与外来光波的电磁场耦合在一起后,表达出各种不同光学现象。 等离子体是描述由熔融状态的带电离子所构成的系统,由于金属的自由电子可当作高密度的电子流体被限制于金属块材的体积范围之内,因此亦可类似地将金属视为一种等离子体系统。当电磁波在金属中传播时,自由电子会随着电场的驱动而振荡,在适当条件下,金属中传播之电磁波其电场振荡可分成两种彼此独立的模态,其中包含电场或电子振荡方向凡垂直于电磁波相速度方向的横波模态,以及电场或电子振荡方向凡平行波的传播方向纵波模态。对于纵波模态,自由电子将会沿着电场方向产生纵向振荡的集体运动,造成自由电子密度的空间分布会随时间之变化形成一种纵波形式之振荡,这种集体运动即为金属中自由电子之体积等离子体振荡。 金属复介电常数的实部相对其虚部来说,往往是一个较大的负数,金属的这种光学性质,使金属和介质的界面处可传输表面等离子波,使夹于两介质中间的金属薄膜可传输长程表面等离子波。这两类表面波具有不同于光导波的独特性质,例如,有效折射率的存在范围大、具有场
1、宝山实验学校校本研修制度（继续沿用） 2、2017年“基于课程标准的教学与评价”教师教学研讨活动…………… 3、教学研讨活动照片 宝山实验学校校本研修制度 （继续沿用） 为了进一步推动、深化课程改革，真正解决课程教学中的实际问题，全面提升教师的专业素养，形成新型的教研文化，现就加强小学校本教研制定如下制度。 一、明确职责，确保校本教研的和谐整合 （一）教师是校本教研的主体。教师要以开放的心态，主动投入校本教研活动，准备充分，积极参与；要强化自主学习，将课程理念的学习、课程标准和教材的开发、研读与课堂教学的改革实践有机结合起来，勇于实践，勤于思考，立足于自我理解和内化；教师之间要分工协作、同伴互助，发挥个性特长和发扬团队精神并重，逐步形成合作共进的教研氛围。(二) 教研组和备课组是校本教研的主阵地。教研组长和备课组长是教研活动的组织者，要融合学校教研工作重心、学科特点以及本组教师的实际需要，确定学期教研工作重点，制定好活动计划；要选择恰当的方法和途径开展富有实效的教研活动，探索从问题确立到问题解决中的行动策略，做好资料积累；要充分发挥骨干作用，与组内教师通力合作，营造交流与对话、协调与合作的研究氛围，促进教师群体发展，尤其是青年教师和新教师的成长。（三）教导处是校本教研工作的管理机构。要根据学校的总体规划，确定学年、学期的工作重点，制定相应的实施计划；要重视对教研组、备课组工作的过程管理与指导，善于发现先进经验，加以总结提炼，并及时推广，有的经验可转化为学校教学管理和校本教研的常规制度；要尝试建立跨学科的教研组或组织跨学科的教研活动，使各科教师加强联系，实现课程内容的有机整合和方式方法的迁移融合；要探索校本教研与校本培训的结合，形成具有学校特点的教师研训体系；要研究年级组办公形式中的教研模式，切实提高教研质量。 二、强化研究，提高校本教研的实效性 （一）各教研组要聚焦课堂，就教师在三类课程实施中的真实问题与突出的困难，整体思考教研组等教研工作目标和过程，并追随课改与教师的发展，不断调整研究目标与内容。（二）教导处要组织教师有计划、有步骤地开展各层次教研活动，责任到组，落实到人，务求实效。每次活动的主题必须明确、集中；事先“公开”活动内容，使参与者“有备而来”；要调动教师参与教研活动的积极性和主动性，引发参与者围绕主题展开实质性的交流与研讨；梳理、提炼共性经验和认知过程，积累案例；要关注“行为跟进”，“以点带面”，使教研与教学有效互动，互为促进。 （三）重视专题研究与课题研究。科研处要从教育教学现状、教师实际以及学校个性化发展需要出发，确立学校专题研究项目，以课题研究为突破口，带动学校与教师的发展。教研组要善于将常规研究与专题、课题研究有机结合，鼓励教师将实践中遇到的问题作为研究对象，带着课题进课堂深入研究；同时针对教师共同的，迫切需要解决的问题，组织专题攻关研究，将研究成果运用于教学实践。 （四）教导处依据学校自身的资源特点与发展阶段，选择并创造适合教师发展的多元的校本教研形式，如学科教研、跨学科教研、综合教研、师带徒研、志愿组合教研、网上教研等；要充分认识教师发展的不平衡性，利用“差异资源”，开展多层面、多形式的教研活动，实现资源共享；逐步形成正式和非正式组织相结合的、具有学校个性的合作共进的教研模式与
高中生物实验专题复习教学设计 每年高考复习，一般都是把必修实验和选修课题能够结合的作为专题设计在一起，在归纳中让学生掌握实验基本技能，强化对生物学原理的认识。为此，与《考纲》和《考试说明》研读为抓手，设计并开展实验设计专题复习。基本做法如下： 一、考试大纲解读 考纲对高中生实验设计能力要求如下： 1、能独立完成所列生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。 2、具备验证简单生物学事实的能力，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理。 3、具备对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。 4、能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。 二、实验设计的一般程序： 1、明确实验目的； 2、分析实验原理； 3、选择材料用具； 4、设计实验步骤； 5、预测实验结果； 6、观察收集数据； 7、分析推理得出结论。 三、实验设计遵循的原则： 1、单一变量原则 ①自变量与因变量
自变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而因变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。 例：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温 (沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性(因变量)的因果关系。 ②无关变量与额外变量 无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。 强调：不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。 2、对照性原则 对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。 ①空白对照 空白对照是指不做任何实验处理的对象组。如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。 ②条件对照
新课程背景下高中物理探究性实验教学的研究 一、探究性实验教学的意义 新的《高中物理课程标准》将“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”列入课程目标、内容目标和实施建议之中，这标志着科学探究不仅是物理学习的一种方法，同时还是物理课程的目标和重要内容。 随着新一轮的高中物理课程改革的开展，广大的物理教师逐渐意识到要彻底改善实验教学，才会真正实现物理教学的改革。探究性实验由于重视其过程和方法，具有有利于提高学生发现问题、解决问题的能力，培养与他人合作的精神，养成实事求是的科学态度及更有利于学生创造能力的提高和主体性发挥等功能，越来越受到物理教育的重视[1]。所以，强调通过实验探究来提高学生的科学素养，已成为当前实验教学改革的主要方向。二．目前探究性实验教学的状况 1.科学探究 在美国的《国家科学教育标准》中,科学探究是指“科学家们用来研究自然并根据研究所获得的事实证据做出解释的各种方式;或者是学生构建知识，形成的科学概念，领悟证据科学研究方法的活动。[2]”在物理教育上，我们可以这样认为：科学探究是学生积极主动获取物理知识和解决物理问题的一种实践活动；同时科学探究是一个包括了提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素的过程；科学探究既是一种学习的方式，也是重要的学习内容。 2.探究性实验 探究性实验是指：根据教材的特点和教学的实际需要，在未知结果的情景下,，通过教师引导和配合，使学生运用自己已有物理知识及实验技能围绕某个问题通过设计、实验操作、分析综合、得出结论并对结果进行交流的一种实验形式。探究性实验不同于科学家进行的科学探究活动，它是在特定的条件下，让学生去亲自体验认识客观世界的经历。[2]探究性实验不仅让学生意识到学习的结果，更着力于让学生去主动发现问题，是一个探求和解决问题、掌握知识的形成过程。我们可以认为物理探究性实验是为了探求物理知识，掌握物理方法的而进行的涉及提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等环节的活动。在具体教学中，科学探究可是其中几个环节，也可以是全过程，但必须至少涉及制定计划与设计实验、进行实验与
表面等离子体共振波长 1.共振波长的基本求解思路 表面等离激元(SP)是指在金属和电介质界面处电磁波与金属中的自由电子藕合产生的振动效应。它以振动电磁波的形式沿金属和电介质的界面传播，并且在垂直离开界面的方向，其振幅呈现指数衰减。表面等离激元的频率与波矢可以通过色散关系联系起来。其垂至于金属和电解介质界面方向电磁场 可表达为: 式中表示离开界面的垂直距离，当时取+，时取一。式中为虚数，引起电场的指数衰减。波矢平行于方向，，其中为表面等离子体的共振波长。由表达式可见，当时，电磁场完全消失，并在时为最大值。 函数，以及电介质的介电常数来求解表面等离激元的的色散关系，由公式: ，可得到等离激元色散关系式为: ，如果假设和都为实数，且 ，则可获得一个较为复 杂的色散关系式 其中， (从实部可以计算SPPs 的波长 '2/x SPP K λπ=，SPPs 的传播距离SPP δ主要决定于虚部''2SPP SPPs k δ=
2. 金属表面等离体子频率的求解 当波矢较大或者时，的值趋向于21P SP ωωε=+ 对于自由电子气，，是金属体电子密度，是电子有效质 量，是电子电荷。因此，随增大而减小。 (1) 具有理想平面的半无限金属 全空间内电势分布满足拉普拉斯方程：由于在方向上介质和金属都是均匀的，所以可令解的形式为得拉普拉斯方程的解 由以及边界条件： 可以得到介质与金属相对电容率之间的关系： ,假设介质的相对电容率为与
频率无关的常数，由金属相对电容率的表示式可知因此金属表面等离体子频率为当介质为真空时，得到金属表面等离体子频率为 (2)金属中存在着大量的价电子，它们可以在金属中自由地运动．由于价电子的自由移动性及电子间存在着库仑相互作用，所以在金属内部微观尺度上必然存在着电子密度的起伏．由于库仑作用的长程性，导致电子系统既存在集体激发(即等离体子振荡)，也存在个别激发(即准电子)．而在小波矢近似下只存在集体激发，故可以将电子密度的傅里叶分量作为集体坐标来描述这种关联，在k 一0的极限下，有式中为单位体积内的电子数．由此方程可以得到金属内等离体子振荡频率 从以上讨论及推导可以看出，金属等离体子振荡实际上是在库仑作用参与下的高粒子数密度系统中电子的集体运动，等离体子就是电子集体振荡的能量量子．由于库仑势场是纵场，因此等离体子是纵振动的量子．以上所讨论的情况没有考虑到金属边界的影响，即认为金属是无限大的，计算得到的频率为块状金属中的体相等离体子频率． 3.金属介电常数的求解 (1)另外，根据Drude 自由电子气模型，理想金属的介电方程可写为: 22()1p i ωεωωτω =-- ,p ω是等离子体振荡频率,,τ是散射速率描述电子运动遭遇散射而引起的损耗， 161311.210/, 1.4510p rad s s ωτ-=?=?对于银,。 (2)球状金属的SP 介电常数可由以下公式给出: 式中为金属周围环境的介电常数。从公式可以得到无限多的模式，在 时得到最低阶介电模式。由于光子通过这些介电模式藕合进入SP ，
高中生物实验教学有效性策略研究 发表时间：2019-12-18T15:22:54.183Z 来源：《教育学文摘》2020年2月总第328期作者：刘桂敏张美芸[导读] 生物实验是学生在高中的学习阶段接触生物知识的十分重要的途径之一。 山东省昌邑市文山中学261300 摘要：在高中生物教学中，实验是重要内容，也是引领学生主动学习、参与课堂探究的重要手段。实验的融入，要借由生物学知识的学习、理解、思考、交流等方式，深化生物知识的学习，提高课堂效率。 关键词：高中生物实验教学课堂探究 生物实验是学生在高中的学习阶段接触生物知识的十分重要的途径之一，并且在教师的引导下也是培养学生自主探索意识最佳的阶段。生物实验本身就是人文性和工具性合一的学科，其知识体系十分的广泛。在进行实际的生物实验教学的过程中，应该尽可能地培养学生的核心素养，这将在一定程度上使得学生得到更加健康的发展。 一、课前有效指导，提高实验课堂效率 要提高实验课堂教学的有效性，就必须在课前有效地组织学生预习实验。例如，在实验前有必要做入门指导，培训实验组长，让他们事先熟练掌握实验内容和方法，从而在实验过程中能够指导、引领合作，提高实验效果。对于成功率较低的实验可通过学生的提前培训和操作做出实验结果，在实验课最后由学生代表汇报实验的得失。设计过程中，既可以利用导学案，也可以制作微视频引导学生进行实验预习，从实验目的、实验材料、实验操作的重点、难点和易错点等方面为学生实验提高全面指导，让学生有能力自主完成实验，这是保证生物实验教学有效开展的关键因素之一。通过一段时间，学生的能力提升后，可让学生针对实验提出自己的问题，教师适当引导，鼓励学生动脑动手，敢于实践和创新。 二、突出问题导向，开启生物实验教学 对于生物实验教学，教师要突出针对性，明确生物探究内容，细化生物实验学习思路，鼓励学生从动手体验中理解生物知识。问题的提出是开启实验教学的关键，教师要立足生物学知识，依托问题激发学生的探究意识，驱动学生参与实验探究。在学习物质跨膜运输“探究植物细胞的吸水和失水”实验时，我们通过课堂演示实验，让学生观察“白萝卜条渗透吸水和失水”实验过程，结合实验观察导出问题，让学生探究、思考植物细胞吸水、失水的条件、原因。在问题设置中，问题的选择要明确，要指向生物实验过程，要能驱动学生围绕实验参考所学知识，主动思考实验现象，探究实验原因，增强生物实验在学生核心素养发展中的积极优势。 三、创新实验方法，调整实验方案 为了能够有效提升生物实验教学效果，就要在生物实验教学之前对实验内容做好准备工作。第一，要根据生物实验的具体要求选择合适的实验用材，这也是能够保证实验顺利进行的第一要素。由于各地区环境因素和气候差异较大，生物实验所选用的材料有一些很难找到，导致生物实验教学不能顺利进行，这就需要生物教师在教学中克服这一难题，可以带领学生采用就地取材的方式寻找实验所用材料，除此之外，教师在实验过程中要通过创新实验方法，调整实验方案的方式引领学生进行实验，对于教材中实验较为复杂的内容进行简化。为了能够激发学生的实验兴趣，可以在实验过程中加一些趣味性因素，比如高中生生物课中“玫瑰花精油提取”这一实验，玫瑰花成本过大，提取过程较为复杂，教师可以充分利用学校的资源，采摘学校种植的月季花展开实验教学，从而使生物实验能够顺利展开。 四、鼓励学生进行探索，并在此基础上进行创新 高中生物实验主要涉及如下类型:技能型实验、验证型实验以及探索型实验。将上述三种实验科学组织起来，能够培养学生的分析探索能力和创新能力。在组织生物课程教学活动时，教师不但要关注学生知识获取情况，还应当引导学生就相关问题进行独立思考、分析。与此同时，教师应当注重在具体教学内容的基础上，对发散性思维的问题进行设计，以发展学生学习能力，在实验过程中引导学生发现问题、分析问题，在操作过程中让其分析能力得到发展，活跃学生的思维，并激发学生学习的积极情绪，对科学研究的基本过程进行把握。在活动中学生能力才能够得到有效发展，在高中生物课程教学当中，教师应当多给学生提供实践的机会，鼓励他们大胆操作、努力创新，在分析比较中得出更多有价值的结论。 五、应用“多元的评价方式与个性发展”原则 由于学生的认知水平和理解水平存在差异性，在实验过程中学生的表现会参差不齐。教师要尊重学生的个性差异和创造能力，要对学生进行正面评价，要以鼓励为主。教师在设计实验导学案时，可根据实际设置一定的难度梯度的实验，分为基础探究实验和进一步的拓展探究实验，从而检测学生不同层次的认知。小组实验和个人实验的评价有所不同，学生操作技能和实验结果呈现的评价也有所不同。在建立评价内容多元化、评价方式多样化的评价体系中，我们一贯提倡在评价方式上，既要注重终结性评价，更应注重过程性评价和学生自我评价。 总之，探究是一种主动学习过程，也是学生应该具备的优秀品质和能力。生物学课堂上，可以借助实验探究教学，来增强学生的探索意识和质疑精神。在生物实验中整合生物学理论和实践知识，锻炼学生的实验能力，发展学生生物素养。参考文献 [1]陈桂梅徐世才高中生物实验教学现状调查研究[J].科教导刊（上刊），2018，（07）。 [2]黄晓红如何在高中生物实验教学中提高学生核心素养[J].文理导航（中旬），2018，（05）。 [3]孙兴起辛献贞新课改下高中生物实验教学的困难与策略研究[J].新课程，2018，（6）。
基于局域表面等离激元共振的金属纳米结构折射率传感 高灵敏度的折射率传感结构在生物化学传感等领域有着很大的潜在应用价值。因为金属纳米结构在表面等离激元共振(SPR)产生时会有明显的电磁场增强,所以在高灵敏度传感应用上受到广泛关注。 有两种SPR被用于折射率传感应用：传播的SPR(PSPR)和局域的SPR (LSPR)。由于传播SPR传感需要非常光滑的金属表面,所以对加工精度要求高。 因此,本文这里主要讨论基于LSPR的折射率传感。金属纳米结构的尖端在LSPR产生时会有很强的局域电场,因此带有尖端的金属纳米结构传感灵敏度很高。 本文第一部分工作中我们研究了带有四个尖端的X形金属纳米孔阵列结构的LSPR传感。实验和数值模拟的结果均证实了该结构拥有高折射率传感灵敏度。 此外特异介质结构在磁响应共振产生时也会有很强的局域电场,因此他们可以应用于高灵敏度折射率传感。本文余下的工作就是制备用于传感的特异介质结构。 金属纳米环形圆盘结构有很大的局域电场和周围用于传感的电介质环境相 互叠加的空间。X形金属纳米颗粒结构有四个尖端,在LSPR产生时会有很强的局域电场。 所以上面提的这2种结构都有很高的传感灵敏度。基于此,我们制备了由金属纳米环形圆盘、电介质层和金属膜以及由X形金属纳米颗粒、电介质层和金属膜组成的环形圆盘和X形2种特异介质结构。 实验测试和数值模拟证实了这2种结构有着非常高的传感灵敏度。本文的主要工作分为如下几个方面：1.X形金属纳米孔阵列折射率传感带有尖端的金属纳
米结构在产生LSPR共振时有着很强的局域电场。 这一现象使得局域的电场与周围电介质环境的相互作用就很强,因此这种结构有着高传感灵敏度。基于此,我们制备了带有四个相对尖端的X形金属纳米孔阵列结构。 四个尖端的存在使得电场在LSPR产生时被很好的局域和增强了。透射光谱的实验测试结果表明了该结构的折射率传感灵敏度可以达到945nm RIU-1,高于其他诸如圆环形和月亮形这样的拥有高折射率传感灵敏度的金属纳米结构。 我们通过使用电介质支撑柱将X形金属孔阵列支撑起来远离玻璃衬底来增加局域电场与周围用于传感的电介质环境的叠加区域,然后减少尖端间距进一步增强局域电场。经过这两步之后,该结构在近红外区域传感灵敏度达到了非常高的1398nm RIU-1。 这一高传感灵敏度使得该结构在芯片集成高灵敏度生物医学传感和光学集成器件中有很大的潜在应用。2.环形圆盘特异介质折射率传感由于磁共振的产生导致特异介质结构周围有很强的局域电场。 这使得局域的电场与周围用于传感的电介质环境有强相互作用。因此特异介质有很高的传感灵敏度。 环形圆盘金属纳米结构在LSPR共振时比其他如圆盘和球形金属纳米结构有着更大的局域电场与周围用于传感的电介质环境相互叠加的区域,因此该结构有更高的传感灵敏度。基于上面提的这两点,我们制备了在金属膜上由电介质层支撑的金属环形圆盘构成的特异介质结构。 反射光谱的测量表明该结构的传感灵敏度可达到1304nm RIU-1.我们通过增加电介质层的厚度和环形圆盘内半径进一步的增加局域电场和电介质环境相互