虚拟实验的科学依据与复现
这套虚拟实验把装置操作与可核查的物理关系连接起来：改变条件，取得读数，再用方程和独立计算解释结果。每个实验的科学入口包含模型、参数身份、适用范围和验证方法；机器清单逐项连接45个实验、49份已核读参考资料及计算记录。
如何阅读一个实验
- 从实验的模型依据文档确认方程、初始条件、边界条件和符号约定，再按页码或公式号查阅引用。
- 对照参数说明区分原报告观测、原作者采用常数、文献条件值、拟合校准量和独立教学输入。材料参数连同温度、波长、偏压或样品条件一起使用。
- 在声明的软件域内操作。测量区间平均值、瞬时量、稳态量和有限时间结果各有明确含义；共享标定量与待测读数保持分组。
- 查看独立参考记录中的算法、容差、实际误差和源文件哈希，然后执行相同验证。
原始报告回答“这次测到了什么”，虚拟模型回答“在这些假设和参数下会发生什么”。观测、自动模型记录与操作读数分别保存，便于检验模型、测量方法与参数敏感性。
公共理论地图
| 方向 | 实验数 | 共同理论与重点 | 独立验证方式 |
|---|---|---|---|
| 力学与测量 | 10 | 守恒、线性响应、本征模态、几何放大、定标 | 约束方程、ODE、质量积分、离散本征值与收敛 |
| 声学与频率测量 | 3 | 波前、移动接收器、复相位与往返叠加 | 轨迹交点、相位导数、独立多路径复和 |
| 电路与仪表 | 9 | Kirchhoff方程、复阻抗、加载、平衡与扩程 | 独立节点矩阵、回路方程和能量积分 |
| 电磁场 | 3 | Laplace边值、Biot–Savart积分、换向奇偶性 | 边界与通量、矢量线积分、四分量反演 |
| 几何光学与测角 | 6 | Snell定律、反射矢量、近轴矩阵、圆周读角 | 向量光线、ABCD矩阵、成像求根与圆周差 |
| 波动光学与计算成像 | 8 | 复振幅叠加、偏振投影、孔径积分与傅里叶传播 | 独立复场、FFT、能量、网格和域收敛 |
| 热学与流体 | 5 | 能量平衡、集中热容、热方程、低Re拖曳 | 独立求根/ODE、Fourier级数与离散能量平衡 |
| 光电器件 | 1 | 有条件器件响应、跨阻读出与工作点 | 独立KCL、零点校正、功率与响应度换算 |
公共理论可以复用，具体装置仍需逐项映射。相同方程下的符号、测量定义和参数条件也可能不同：串联损耗决定RLC相位约定，单程移动接收器关系区别于反射双程，光强始终由实际复振幅取模平方得到。
可复用的全文依据
以下资料已在逐实验文献记录中核读和定位。每一处复用的页码、用途与适用边界见机器清单的 references[].uses。
| 文献 | 当前复用方向 | 采用位置与边界 |
|---|---|---|
| 宋羽飞等，2023，多普勒仪器改进 | 多普勒验证、弹簧振子多普勒应用 | p91–92单程固定源/移动接收器关系；振子动力学另行推导 |
| 蔡晨等，2016，电热法热功当量 | 热功当量、线膨胀升温 | p53–54集中热容、Newton换热与指数响应；具体热容和时间常数分别登记 |
| 杨铁柱等，2017，单臂、双臂电桥 | 单臂电桥、双臂电桥 | 各自拓扑与平衡关系；连接电阻及主副比率按装置映射 |
| 杨铁柱等，2021，电表改装与校准 | 电表改装；制流、伏安、万用表的基础电路关系 | p99–100串并联及有限输入阻抗；各实验专项依据在逐项清单中定位 |
| 徐崇，2009，掠入射折射率测量 | 掠射法、分光计、棱镜顶角读角 | p10–12光路及双游标程序；液体直角棱镜与一般测角用途分别定位 |
| 刘文晶等，2023，棱镜顶角反射法 | 棱镜顶角、分光计 | p78–79反射装置与机械调节；反射方向按独立矢量几何计算 |
| 时俊仙等，2024，偏振实验拓展 | 偏振、旋光 | 偏振投影与旋光关系；波片、半视场及材料条件在各实验中明确 |
单摆的不确定度文献、BPW34官方器件数据表、光学和材料专项论文分别保存在对应参考清单中。DOI、出版题录、原文定位和文件哈希构成可核查的引用；完整原文按出版机构的获取条件阅读。
科学覆盖
核查快照（UTC）：2026-10-16。45项的公开科学与前端验收记录已核对。部署进度以仿真登记表为准。
索引记录公开引用中的全文核读状态、定位和PDF哈希。本地文件核验按可选文献归档清单执行，实际状态另行记录；常规克隆检查使用公开证据和源文件哈希。
来源中的公式和单位问题保存在各实验核查记录中。例如转动惯量论文的连续两圈中点间隔按时间轴独立校正，准稳态导热边界按量纲与能量守恒核对。更正后的关系再经过独立数值检验。
复现入口
在项目根目录安装项目Python环境，并准备Node.js，执行单项或全体检查：
python scripts/validate_simulations.py --experiment course-01/pendulum
python scripts/validate_simulations.py --all
统一命令依登记表执行JavaScript语法检查、模型测试和独立Python参考计算。验证记录包含实际运行环境、参数、容差、未修约误差及输入/代码哈希；具体方法随物理问题选择。动力学核对守恒或耗散，场与传热核对边界和离散收敛，计算光学同时核对复场、采样与传播近似。
扩展实验时，沿“方程与条件 → 参数身份 → 独立参考 → 操作读数 → 前端检查”的顺序维护。改变共享算法、输入、参数域或模型定义后，重跑受影响实验，并用新哈希关联文献证据、数值记录和页面验收。