[发明专利]简谐振动合成和光的五种偏振态的智能演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种简谐振动合成和光的五种偏振态的智能演示仪，是一种基于LED点阵的物理学原理演示设备。

背景技术

在高校物理课堂上有关振动的合成的课程中，尽管有flash动画演示效果，但对于抽象的振动的合成仍然难以让同学们理解。而现有的能够演示振动过程的设备，普遍采用激光模拟和机械直接演示，它们都不能演示振动的合成的过程，只能提供静态的画面，并且也无法演示偏振光的合成。

现在市场上的振动合成的演示仪，一般是激光模拟的或机械直接演示的。机械传动类演示仪器，体积较大，成本较高，虽可演示一些简谐振动合成的过程，但演示时间较长且不可调整，若在课堂上演示的话将会耽误上课时间。激光模拟类演示，只是给人一幅图画，让人无法感受合成的过程。

现在许多高校都在进行偏振光演示的研究，但总体上都是基于光的线偏振化，然后进行直接演示，但这样得到的仅仅是个图像，并不能演示偏振光的矢端运动过程。另外，对于光的五种偏振态比较分析的演示，研究者很少。

现在许多研究者实现了用Visua1 C++编程来演示简谐振动的合成，但是这种方式并不能演示简谐振动的合成过程，更无法演示光的五种偏振态。

发明内容

本发明提出了如下的技术方案：

简谐振动合成和光的五种偏振态的智能演示仪，包括LED点阵屏显示模块、控制模块和指令输入模块；

所述LED点阵屏显示模块包括LED点阵屏，用于显示图像；

所述指令输入模块用于根据用户的输入向控制模块发送控制指令，所述控制指令包括演示预定图像或演示预定过程的指令；

所述控制模块用于接收指令输入模块发送的控制指令，并根据所述控制指令控制LED点阵屏中的若干个LED灯显示预定图像，所述预定图像包括简谐振动合成图、简谐振动合成过程、光的五种偏振态和偏振光光矢端运动过程。

本发明能够直观的演示出简谐振动的合成过程和光的五种偏振态，让初学者更好的理解简谐振动和偏振光的合成这一抽象知识点；并且可以让学生亲自动手操作，以及根据自己的要求选择所要演示的图形；还能够演示不同频率的振动动态的合成过程，以及偏振光的光矢端运动过程。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的简谐振动合成和光的五种偏振态的智能演示仪的结构示意图；

图2为本发明提供的简谐振动合成和光的五种偏振态的智能演示仪的程序执行示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种简谐振动合成和光的五种偏振态的智能演示仪，如图1所示，包括LED点阵屏显示模块、控制模块和指令输入模块；

所述LED点阵屏显示模块包括LED点阵屏，用于显示图像；

所述指令输入模块用于根据用户的输入向控制模块发送控制指令，所述控制指令包括演示预定图像或演示预定过程的指令；

所述控制模块用于接收指令输入模块发送的控制指令，并根据所述控制指令控制LED点阵屏中的若干个LED灯显示预定图像，所述预定图像包括简谐振动合成图、简谐振动合成过程、光的五种偏振态和偏振光光矢端运动过程。

具体的，现有LED点阵屏的控制电路的实现方式一般有两种：可编程器件和单片机。可编程器件完全硬件实现控制逻辑，速度较快，主要用于大尺寸LED屏或同步屏。单片机使用软件实现控制逻辑，速度相对较慢，一般可用于小尺寸的异步屏，但是单片机可灵活方便的实现一些特殊功能。因此，在本具体实施方式中采用一片MC9S12XS128单片机作为控制模块，即可实现对LED屏的控制，直接用于控制的端口只需12位，其余端口可作为扩展其他功能使用。采用MC9S12XS128单片机控制主要是考虑程序所占的空间较大，而该单片机有64K的程序存储器，可满足程序设计的需要。