專利名稱：駐波形成模擬演示儀的制作方法
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(jiǎn)單、最基本的現(xiàn)象。當(dāng)兩列相向運(yùn)動(dòng)的同振幅、 同頻率的波相遇時(shí)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(shí)，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(shí)是學(xué)習(xí)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。雖然駐波是 波的疊加中最簡(jiǎn)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(duì)駐波的感性認(rèn)識(shí)并 不深刻，所以對(duì)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(jiǎn)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l，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(gè) 方形的框架2上，并在其中一個(gè)轉(zhuǎn)軸上安上搖把5。旋轉(zhuǎn)搖把5就會(huì)使轉(zhuǎn)屏1 轉(zhuǎn)起來，其上的正弦波也會(huì)動(dòng)起來，模擬出兩列相向運(yùn)動(dòng)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(shí)的整波反射和半波反射現(xiàn)象在框架2的一 邊設(shè)一個(gè)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(gè)壓軸 10，把轉(zhuǎn)屏1的前薄膜壓向后薄膜。同時(shí)為了更加方便地演示半波損失的現(xiàn) 象，至少將一個(gè)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(jiǎn)單， 制作成本低。

圖1:本儀器的主視圖2:本儀器的俯視圖3:本儀器加裝遮擋板的情況；
圖4:本儀器加裝壓軸時(shí)的主視圖5:本儀器加裝壓軸時(shí)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(gè)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(gè)淺槽為透孔。在淺槽7中安裝轉(zhuǎn)軸4，其中一個(gè)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l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
4膠粘住。將轉(zhuǎn)屏1套在兩個(gè)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(duì)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?？梢詫⒄趽醢?掛在遮擋板定位孔8中。對(duì)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(shí)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)。
權(quán)利要求1. 駐波形成模擬演示儀，包括方形框架(2)和轉(zhuǎn)屏(1)及畫有駐波輪廓線的背景板(3)，其特征在于將畫有正弦波形的透明薄膜首尾相連，并使正弦波連續(xù)，形成轉(zhuǎn)屏(1)；所述的框架(2)兩邊安裝有轉(zhuǎn)軸(4)，將轉(zhuǎn)屏(1)繃緊套在兩個(gè)轉(zhuǎn)軸(4)上，并在一個(gè)轉(zhuǎn)軸上安置搖把(5)；將所述的背景畫置于轉(zhuǎn)屏(1)后面，并固定在框架(2)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波形成模擬演示儀，其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸(4)為套有橡膠圈的金屬圓棒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的駐波形成模擬演示儀，其特征在于在框架(2)的一邊到背景板上駐波輪廓線的從該邊起第一個(gè)波節(jié)處設(shè)置有可拆卸的不透明擋片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的駐波形成模擬演示儀，其特征在于在框架(2)的下面安裝有底座(6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的駐波形成模擬演示儀，其特征在于在兩個(gè)轉(zhuǎn)軸(4)的附近各設(shè)置一個(gè)可使前后薄膜貼近的壓軸(10)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的駐波形成模擬演示儀，其特征在于壓軸(10)設(shè)置在駐波輪廓線的波節(jié)處。
專利摘要駐波形成模擬演示儀屬于教學(xué)儀器領(lǐng)域，可以模擬駐波的形成過程，是用于課堂教學(xué)的演示儀器。該儀器包括方形框架2和轉(zhuǎn)屏1及畫有駐波輪廓線的背景板3，其特征在于將畫有正弦波形的透明薄膜首尾相連，并使正弦波連續(xù)，形成轉(zhuǎn)屏1；所述的框架2兩邊安裝有轉(zhuǎn)軸4，將轉(zhuǎn)屏1繃緊套在兩個(gè)轉(zhuǎn)軸4上，并在一個(gè)轉(zhuǎn)軸上安置搖把5；將所述的背景畫置于轉(zhuǎn)屏1后面，并固定在框架2上。另外，在框架2的一邊設(shè)置有可拆卸的不透明擋片；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。所以本儀器還可以演示波反射時(shí)由于傳播媒質(zhì)不同造成的整波反射和半波反射現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G09B23/08GK201262793SQ20082012269
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者劉敏薔, 史建華, 楊旭東 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)