兩維駐波演示裝置的製作方法
2023-05-21 23:39:11 1
專利名稱：兩維駐波演示裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種演示兩維機械波的物理教具。它由駐波信號發生器(兩路信號)，電動式振動器，振動弦和閃頻燈等組成。信號發生器產生頻率(15-160Hz)，振幅連續可調的正弦電流，去驅動線性振動器使上面的槓桿做簡諧振動，帶動相連的弦產生駐波。本發明的特徵在于振動弦的兩端分別與電動振動器相連，槓桿振動方向互相垂直，使弦在垂直面和水平面。產生兩維駐波互不幹涉，演示波獨立傳播原理，採用閃頻燈照射弦的振動，可以觀看到緩慢波動或定格的效果。
因駐波大小不受限制，製作成大型駐波演示實驗裝置，利用具有特色的閃頻電子裝置，其可視度大，更加形象直觀。演示駐波的特徵，能夠直觀形象地觀看到振動弦上的質點的振動情況，緩慢進行的駐波或「定格」效果。此外，互成90度的兩維偏振駐波演示，可以非常清晰地演示波動的獨立性傳播原理，從上面和側面看來，都是標準的駐波振動，但從其他角度觀看，合成後振動相當複雜，特別是兩維駐波數目不同時，閃頻效果也更加奇妙。當觀察振動弦上的單獨一個振子時，會看到波的合成(理薩域圖形)。
目的作為物理教具演示兩維駐波、駐波的原理和特徵，波的獨立性傳播原理，以及演示波的合成(理薩域圖形)，可供多人同時觀看。內容本發明是一種演示兩維駐波的物理教具，主要由駐波信號發生器(兩路信號)、電動式振動器、振動弦和閃頻射燈等組成。其中駐波信號發生器(
圖1)的原理是利用惠斯頓電橋電路產生正弦電流，再用兩個功率放，輸出大功率電流。通過調節旋鈕，可以分別調節頻率和振幅的大小。再其接線口處(圖2)接上電動式振動器(圖4)，這樣可將電能轉變為動能，從而帶動振動弦形成駐波。這裡巧妙利用了揚聲器的一些特點，在揚聲器上固定一根震動槓桿，通過揚聲器的震動，帶動槓桿做簡諧振動，從而帶動振動弦形成駐波。在弦兩端分別固定兩個振動方向垂直的電動式振動器，這樣便形成了二維駐波，其中一路波為豎直方向，另一路為水平方向。當從上往下看時，是一種波形，當從側面看時，是另一種波形，兩路波形互不幹擾，從與水平45°角看時，則是複雜的波形。此時接通閃頻射燈(圖3)。若將開關撥為下擋，則為閃頻燈，調節閃頻燈的頻率，當等於駐波頻率時，振動弦的波動就會被「定格」而靜止不動；當閃頻燈的頻率略高或略低於駐波頻率時，就會看到振動弦緩慢波動的效果。若將開關撥為上擋，則為射情況製作一個支架將駐波振蕩器固定，取代鐵架臺的臨時固定。用一面鏡子裝在支架上，通過調節鏡子的位置使觀看演示的同學可以不動位置，就可同時看到兩種波形。製作好背景(黑色)，與弦形成對比，使波形清晰可見。再弦上標上刻度，這樣便於觀察和調節。優點目前只有普通的駐波演示實驗裝置，並且多數學校在上物理課時都不能演示駐波，一些老師只是用繩子抖動形成波，很費勁而且很難成功。然而兩維駐波演示裝置，能解決這些難題。
利用電子裝置產生頻率可調的駐波信號和電子閃頻，相互配合，演示出完美的駐波、閃頻效果；通過兩路振動，在振動弦上形成兩維駐波，演示波的獨立性傳播原理；演示波的合成。
本發明演示效果極佳(圖5)，可將抽象的理論化的物理知識，轉化為形象的直觀的現象。使同學便於理解。
本發明駐波信號發生器應用的電路圖為惠斯頓電橋電路(圖6)。
權利要求
1．本發明是一種演示兩維機械波的物理教具。它由駐波信號發生器(兩路信號)，電動式振動器，振動弦和閃頻燈等組成。信號發生器產生頻率(15-160Hz)，振幅連續可調的正弦電流，去驅動線性振動器使上面的槓桿做簡諧振動，帶動相連的弦產生駐波。
2．本發明的特徵在于振動弦的兩端分別與電動振動器相連，槓桿振動方向互相垂直，使弦在垂直面和水平面。產生兩維駐波互不幹涉，演示波獨立傳播原理，採用閃頻燈照射弦的振動，可以觀看到緩慢波動或定格的效果。
3．駐波信號發生器的原理是利用惠斯頓電橋電路產生正弦電流，再用兩個功率放，輸出大功率電流。
4．利用了揚聲器的一些特點，在揚聲器上固定一根震動槓桿，通過揚聲器的震動，帶動槓桿做簡諧振動，從而帶動振動弦形成駐波。
5．改進情況製作一個支架將駐波振蕩器固定，取代鐵架臺的臨時固定。用一面鏡子裝在支架上，通過調節鏡子的位置使觀看演示的同學可以不動位置，就可同時看到兩種波形。製作好背景(黑色)，與弦形成對比，使波形清晰可見。再弦上標上刻度，這樣便於觀察和調節。
全文摘要
本發明是一種演示兩維機械波的物理教具。它由駐波信號發生器，電動式振動器，振動弦和閃頻燈等組成。駐波信號發生器產生頻率〈15－160Hz〉，振幅連續可調的正弦電流，去驅動線性振動器使上面的槓桿做簡諧振動，帶動相連的弦產生駐波。本發明的特徵在于振動弦的兩端分別與電動振動器相連，槓桿振動方向互相垂直，使弦在垂直面和水平面。產生兩維駐波互不幹涉，演示波獨立傳播原理，採用閃頻燈照射弦的振動，可以觀看到緩慢波動或定格的效果。
文檔編號G09B23/00GK1317772SQ001058
公開日2001年10月17日 申請日期2000年4月13日 優先權日2000年4月13日
發明者餘飛 申請人:餘飛