一种驻波演示仪

专利2025-05-14  20


本发明涉及驻波探究,具体涉及一种驻波演示仪。


背景技术:

1、驻波是一种特殊的干涉现象,当两列满足振幅相等、振动方向相同、频率相同、有固定相位差的条件的波,相向传播时,两列波叠加产生的特殊的干涉现象叫做驻波。驻波中,弦线上始终是静止不动的点叫做波节,在波节和波节之间,振幅最大的那些点叫做波腹。

2、驻波现象通常需要借助驻波演示仪进行演示,现有驻波演示仪大多数都是通过电磁振荡方式产生弦线振动信号,这种方式产生的波振幅较小,不利于学生观察驻波现象,且结构都比较复杂,成本较高,不便于老师或学生自己动手制作。此外,现有的驻波演示仪,在进行驻波观察时,需要借助示波器才能够比较清楚地观察到驻波现象,这种方式现象不够直观、有趣,视觉效果较差,且对于波节、波腹的观察也不够方便,不利于学生理解驻波特点。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种驻波演示仪,解决现有驻波演示仪结构复杂,产生的波的振幅较小,不利于学生观察驻波现象,以及需要借助示波器才能够比较清楚地观察到驻波现象,现象不够直观,视觉效果较差,且对于波节、波腹的观察也不够方便,不利于学生理解驻波特点的问题。

2、为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是这样的:

3、一种驻波演示仪,包括底座,所述底座的一端上安装有电连接的电机和电机转速调节装置,另一端安装有定滑轮;所述电机的转轴上安装有一带有偏心轴的测速码盘,所述偏心轴上平行于测速码盘安装有一振动杆,所述振动杆的一端沿振动杆长度方向开设有第一滑槽,偏心轴从第一滑槽穿过,并可在第一滑槽内滑动;所述电机和定滑轮之间的底座上靠进电机的一端设置有支撑架,所述支撑架上设置有一固定轴,所述振动杆的中部套接在固定轴上,并可绕固定轴转动;所述振动杆的另一端与弦线的一端进行固定,弦线的中部绕过定滑轮,另一端连接有砝码使弦线处于绷直状态;所述底座上正对弦线的下方设置有一支撑块,所述弦线刚好能压接在支撑块顶部,并使支撑块和振动杆之间的弦线与底座平行;所述定滑轮的高度低于支撑块高度。

4、进一步,所述弦线靠近砝码的一端固定有一挂环,所述砝码挂接在所述挂环上。

5、进一步,所述弦线为侧光可视光纤,其靠近砝码的一端固定有一光源,光源通电后,发出的光正对弦线,使弦线发光。

6、进一步,所述底座的上表面正对弦线的下方平行于弦线设置有第二滑槽,所述支撑块的底部伸入第二滑槽,并可沿第二滑槽滑动。

7、进一步,所述底座上平行于弦线设置有一刻度尺,以便于测量弦线长度。

8、进一步,所述弦线的上方固定有一可平行于弦线滑动的一字激光笔,所述一字激光笔发出的激光正对弦线。

9、相比现有技术,本发明具有如下有益效果:

10、1、本发明驻波演示仪以电机为振动源,并在电机的转轴上安装带有偏心轴的光电测速码盘,将电机的旋转运动转换为振动杆的上下振动,从而带动弦线振动,这种机械驱动产生弦线振动的方式相比于传统的电磁振荡方式,可以增大弦线振动的振幅,从而显示出更明显的驻波现象,更有利于学生观察和理解驻波特点。

11、2、本发明弦线采用侧光可视光纤,搭配光源可以增强视觉效果。光源通电后,照射到弦线上,弦线自身发光,通过观察发光的弦线无需借助示波器即可观察到驻波现象,实现了驻波的可视化,且简化了驻波演示仪的结构。

12、3、本发明在弦线上方设置了可以平行于弦线移动的一字激光笔,通过激光的照射可以对弦线的位置进行准确定位,便于准确测量出弦线的长度,且通过激光笔还可以精准地对波节和波腹进行定位,便于学生分辨波节和波腹,进一步理解驻波的特点。此外,本发明驻波演示仪结构简单,安装调试方便,便于推广应用。



技术特征:

1.一种驻波演示仪,其特征在于,包括底座,所述底座的一端上安装有电连接的电机和电机转速调节装置,另一端安装有定滑轮;所述电机的转轴上安装有一带有偏心轴的测速码盘,所述偏心轴上平行于测速码盘安装有一振动杆,所述振动杆的一端沿振动杆长度方向开设有第一滑槽,偏心轴从第一滑槽穿过,并可在第一滑槽内滑动;所述电机和定滑轮之间的底座上靠进电机的一端设置有支撑架,所述支撑架上设置有一固定轴,所述振动杆的中部套接在固定轴上,并可绕固定轴转动;所述振动杆的另一端与弦线的一端进行固定,弦线的中部绕过定滑轮,另一端连接有砝码使弦线处于绷直状态;所述底座上正对弦线的下方设置有一支撑块,所述弦线刚好能压接在支撑块顶部,并使支撑块和振动杆之间的弦线与底座平行;所述定滑轮的高度低于支撑块高度。

2.根据权利要求1所述驻波演示仪,其特征在于,所述弦线靠近砝码的一端固定有一挂环,所述砝码挂接在所述挂环上。

3.根据权利要求1所述驻波演示仪,其特征在于,所述弦线为侧光可视光纤,其靠近砝码的一端固定有一光源,光源通电后,发出的光正对弦线,使弦线发光。

4.根据权利要求1所述驻波演示仪,其特征在于,所述底座的上表面正对弦线的下方平行于弦线设置有第二滑槽,所述支撑块的底部伸入第二滑槽,并可沿第二滑槽滑动。

5.根据权利要求1所述驻波演示仪,其特征在于,所述底座上平行于弦线设置有一刻度尺,以便于测量弦线长度。

6.根据权利要求1所述驻波演示仪,其特征在于,所述弦线的上方固定有一可平行于弦线滑动的一字激光笔,所述一字激光笔发出的激光正对弦线。


技术总结
本发明公开了一种驻波演示仪,以电机为振动源,并在电机的转轴上安装带有偏心轴的光电测速码盘,将电机的旋转运动转换为振动杆的上下振动,从而带动弦线振动,振动产生的波经反射后,两例波叠加,满足一定条件后,即产生了驻波现象。这种机械驱动产生弦线振动的方式相比于传统的电磁振荡方式,可以增大弦线振动的振幅,从而显示出更明显的驻波现象,更有利于学生观察和理解驻波特点。且本发明弦线采用侧光可视光纤,搭配光源可以增强视觉效果。光源通电后,照射到弦线上,弦线自身发光,通过观察发光的弦线无需借助示波器即可观察到驻波现象,实现了驻波的可视化,且简化了驻波演示仪的结构。

技术研发人员:葛泽玲,秦林,周成云,贺嘉伟,游丹,程浩楠
受保护的技术使用者:长江师范学院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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