[實(shí)用新型]駐波形成模擬演示儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820122696.5
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN201262793Y
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史建華;楊旭東;劉敏薔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 吳蔭芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于教學(xué)儀器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

駐波是波的疊加中最簡單、最基本的現(xiàn)象。當(dāng)兩列相向運(yùn)動的同振幅、同頻率的波相遇時就形成駐波。駐波的現(xiàn)象及形成是物理基礎(chǔ)教學(xué)中要求學(xué)生必須掌握的知識，理解駐波的形成過程是后面學(xué)習(xí)波的疊加以及波的干涉的基礎(chǔ)，所以理解和掌握駐波的知識是學(xué)習(xí)中重要的一個環(huán)節(jié)。雖然駐波是波的疊加中最簡單、最基本的現(xiàn)象，也是生活中相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，但是人的感官往往很難完整、形象地感覺到這種現(xiàn)象，因而人們對駐波的感性認(rèn)識并不深刻，所以對于學(xué)生來說，在教學(xué)中使用駐波演示裝置是非常必要的。駐波的演示裝置有許多，教學(xué)中的使用也相當(dāng)普遍，如許多教學(xué)儀器廠生產(chǎn)的用喇叭作振源的可調(diào)頻駐波演示裝置；還有用偏心電機(jī)作振源的可調(diào)頻演示器。這些儀器產(chǎn)生的現(xiàn)象是真實(shí)的駐波，但由于頻率較快，不能觀察到駐波瞬態(tài)的形狀，為了能觀察到駐波瞬態(tài)的形狀，還需要用頻閃儀。另外，也可以用模擬的方式來演示駐波形成的過程，如投影式駐波形成演示儀，可以形象地模擬出駐波形成的過程。但以上這些儀器都需要較多的設(shè)備，還需要電源，在課堂上使用不太方便，而且成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種簡單的模擬駐波形成過程的裝置，以方便課堂教學(xué)的需要。

本實(shí)用新型的解決方案是：用一張首尾相連的透明薄膜作為轉(zhuǎn)屏1，在上面畫上連續(xù)的正弦波形，將轉(zhuǎn)屏1用兩根轉(zhuǎn)軸4撐開，將轉(zhuǎn)軸4安置在一個方形的框架2上，并在其中一個轉(zhuǎn)軸上安上搖把5。旋轉(zhuǎn)搖把5就會使轉(zhuǎn)屏1轉(zhuǎn)起來，其上的正弦波也會動起來，模擬出兩列相向運(yùn)動的同振幅、同頻率的波。在轉(zhuǎn)屏1后面安置一張畫有駐波輪廓線的背景板3，使模擬出來的兩列波的振幅的和在駐波輪廓線內(nèi)變化。

為了增加轉(zhuǎn)軸4與轉(zhuǎn)屏1的摩擦力，可在軸棒上套上橡膠圈。

為了增加儀器的穩(wěn)定及美觀，可在框架2下面安置底座6。

本儀器還可以演示波反射時的整波反射和半波反射現(xiàn)象：在框架2的一邊設(shè)一個擋片，當(dāng)擋片從背景的駐波輪廓線的波節(jié)處開始至框架的邊遮擋的話，可以演示整波反射現(xiàn)象；當(dāng)擋片從背景的駐波輪廓線的波腹處開始至框架的邊遮擋的話，可以演示半波反射現(xiàn)象。

為了使前后薄膜更加貼近，讓“兩列波”減小視覺誤差，設(shè)置兩個壓軸10，把轉(zhuǎn)屏1的前薄膜壓向后薄膜。同時為了更加方便地演示半波損失的現(xiàn)象，至少將一個壓軸10設(shè)置在駐波輪廓線的波節(jié)處。

本實(shí)用新型的有益效果是：采用上述方案后，波的傳播是人通過搖把產(chǎn)生的，波的傳播速度可以任意緩慢，也可以停留在任一位置上，這樣可以仔細(xì)分析波疊加的情況。本儀器還可以演示半波損失的情況。本儀器結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低。

附圖說明

圖1：本儀器的主視圖；

圖2：本儀器的俯視圖；

圖3：本儀器加裝遮擋板的情況；

圖4：本儀器加裝壓軸時的主視圖；

圖5：本儀器加裝壓軸時的俯視圖。

圖中，1、轉(zhuǎn)屏，2、框架，3、背景板，4、轉(zhuǎn)軸，5、搖把，6、底座，7、淺槽，8、遮擋板定位孔，9、遮擋板，10、壓軸。

具體實(shí)施方式

本儀器中的框架2是一個方框，可以用鐵片撾制，也可以用其它材料制作，如畫框狀。在框架的上下邊框的兩頭處設(shè)置安裝轉(zhuǎn)軸4的淺槽7，其中上邊的一個淺槽為透孔。在淺槽7中安裝轉(zhuǎn)軸4，其中一個轉(zhuǎn)軸伸出框架上邊框，用來安裝搖把5。搖把5安裝在轉(zhuǎn)軸頭的位置，如圖1和圖2。轉(zhuǎn)屏1用透明薄膜制作，在薄膜上畫好正弦波，將薄膜頭尾相連，使正弦波連續(xù)，用透明膠粘住。將轉(zhuǎn)屏1套在兩個轉(zhuǎn)軸4上，框架2中淺槽7的位置應(yīng)是使轉(zhuǎn)屏1繃緊在轉(zhuǎn)軸4上。為了增加轉(zhuǎn)軸4對轉(zhuǎn)屏1的摩擦力，可以在轉(zhuǎn)軸4上套橡膠圈或乳膠管。在框架下邊框下面安裝底座6，底座6可以由鐵片撾制，如圖2。畫有駐波輪廓線的背景板3固定在框架2上。

為了讓本儀器能夠模擬半波損失的現(xiàn)象，可以在儀器的一邊安置一塊不透明的遮擋板9，如圖3所示。遮擋板9的位置要從背景中駐波輪廓線的波節(jié)開始遮擋。可以將遮擋板9掛在遮擋板定位孔8中。對于整波反射的情況可以利用轉(zhuǎn)軸作為反射點(diǎn)，因?yàn)楸緝x器的轉(zhuǎn)軸處是駐波波腹的位置。

圖4和圖5是本儀器加裝壓軸10的情況。壓軸10可使轉(zhuǎn)屏1的前后薄膜貼近，可減小從側(cè)向觀看本儀器時的視差；并且壓軸10還可以增加轉(zhuǎn)屏1與轉(zhuǎn)軸4間的摩擦力。壓軸10與轉(zhuǎn)軸4的安裝相似，安裝在框架2上的淺槽7內(nèi)。