AR物理实验中的磁感线仿真

摘要

针对如何在中学物理实验中,在增强现实(AR)的虚拟环境中模拟出符合物理规律的磁感线、电场线等曲线的问题,研究了一套在三维空间中拟合出符合磁感线性质的磁感线算法,并将其应用到多模态自然交互的AR实验系统中。该算法使用四阶龙格库塔方法生成磁感线,并在必要时使用能量最小化的方法进行修正。该AR系统使用基于实物套件的增强现实并利用多相机协同AR三维注册来克服传统二维MARK跟踪失效问题。最终以中学教学中常见的电生磁实验为例,测试了该磁感线生成算法和实验系统。结果表明,该磁感线符合物理定律,并可以较好地服务于电磁相关的物理实验中,具有解决实验现象不明显,使学生理解更为直观透彻的实际意义。