[实用新型]驻波形成模拟演示仪

说明书

技术领域

本实用新型属于教学仪器领域。

背景技术

驻波是波的叠加中最简单、最基本的现象。当两列相向运动的同振幅、同频率的波相遇时就形成驻波。驻波的现象及形成是物理基础教学中要求学生必须掌握的知识，理解驻波的形成过程是后面学习波的叠加以及波的干涉的基础，所以理解和掌握驻波的知识是学习中重要的一个环节。虽然驻波是波的叠加中最简单、最基本的现象，也是生活中相当普遍的现象，但是人的感官往往很难完整、形象地感觉到这种现象，因而人们对驻波的感性认识并不深刻，所以对于学生来说，在教学中使用驻波演示装置是非常必要的。驻波的演示装置有许多，教学中的使用也相当普遍，如许多教学仪器厂生产的用喇叭作振源的可调频驻波演示装置；还有用偏心电机作振源的可调频演示器。这些仪器产生的现象是真实的驻波，但由于频率较快，不能观察到驻波瞬态的形状，为了能观察到驻波瞬态的形状，还需要用频闪仪。另外，也可以用模拟的方式来演示驻波形成的过程，如投影式驻波形成演示仪，可以形象地模拟出驻波形成的过程。但以上这些仪器都需要较多的设备，还需要电源，在课堂上使用不太方便，而且成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种简单的模拟驻波形成过程的装置，以方便课堂教学的需要。

本实用新型的解决方案是：用一张首尾相连的透明薄膜作为转屏1，在上面画上连续的正弦波形，将转屏1用两根转轴4撑开，将转轴4安置在一个方形的框架2上，并在其中一个转轴上安上摇把5。旋转摇把5就会使转屏1转起来，其上的正弦波也会动起来，模拟出两列相向运动的同振幅、同频率的波。在转屏1后面安置一张画有驻波轮廓线的背景板3，使模拟出来的两列波的振幅的和在驻波轮廓线内变化。

为了增加转轴4与转屏1的摩擦力，可在轴棒上套上橡胶圈。

为了增加仪器的稳定及美观，可在框架2下面安置底座6。

本仪器还可以演示波反射时的整波反射和半波反射现象：在框架2的一边设一个挡片，当挡片从背景的驻波轮廓线的波节处开始至框架的边遮挡的话，可以演示整波反射现象；当挡片从背景的驻波轮廓线的波腹处开始至框架的边遮挡的话，可以演示半波反射现象。

为了使前后薄膜更加贴近，让“两列波”减小视觉误差，设置两个压轴10，把转屏1的前薄膜压向后薄膜。同时为了更加方便地演示半波损失的现象，至少将一个压轴10设置在驻波轮廓线的波节处。

本实用新型的有益效果是：采用上述方案后，波的传播是人通过摇把产生的，波的传播速度可以任意缓慢，也可以停留在任一位置上，这样可以仔细分析波叠加的情况。本仪器还可以演示半波损失的情况。本仪器结构简单，制作成本低。

附图说明

图1：本仪器的主视图；

图2：本仪器的俯视图；

图3：本仪器加装遮挡板的情况；

图4：本仪器加装压轴时的主视图；

图5：本仪器加装压轴时的俯视图。

图中，1、转屏，2、框架，3、背景板，4、转轴，5、摇把，6、底座，7、浅槽，8、遮挡板定位孔，9、遮挡板，10、压轴。

具体实施方式

本仪器中的框架2是一个方框，可以用铁片挝制，也可以用其它材料制作，如画框状。在框架的上下边框的两头处设置安装转轴4的浅槽7，其中上边的一个浅槽为透孔。在浅槽7中安装转轴4，其中一个转轴伸出框架上边框，用来安装摇把5。摇把5安装在转轴头的位置，如图1和图2。转屏1用透明薄膜制作，在薄膜上画好正弦波，将薄膜头尾相连，使正弦波连续，用透明胶粘住。将转屏1套在两个转轴4上，框架2中浅槽7的位置应是使转屏1绷紧在转轴4上。为了增加转轴4对转屏1的摩擦力，可以在转轴4上套橡胶圈或乳胶管。在框架下边框下面安装底座6，底座6可以由铁片挝制，如图2。画有驻波轮廓线的背景板3固定在框架2上。

为了让本仪器能够模拟半波损失的现象，可以在仪器的一边安置一块不透明的遮挡板9，如图3所示。遮挡板9的位置要从背景中驻波轮廓线的波节开始遮挡。可以将遮挡板9挂在遮挡板定位孔8中。对于整波反射的情况可以利用转轴作为反射点，因为本仪器的转轴处是驻波波腹的位置。

图4和图5是本仪器加装压轴10的情况。压轴10可使转屏1的前后薄膜贴近，可减小从侧向观看本仪器时的视差；并且压轴10还可以增加转屏1与转轴4间的摩擦力。压轴10与转轴4的安装相似，安装在框架2上的浅槽7内。