本發(fā)明涉及教學(xué)用具，具體為一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具。

背景技術(shù)：

1、物理實(shí)驗(yàn)教具是專門用于輔助物理教學(xué)的工具，它們具有多樣性和實(shí)用性，旨在幫助學(xué)生更好的理解物理模型進(jìn)而掌握物理概念和物理規(guī)律。

2、在高中物理“光的偏振”一節(jié)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在“探究光是橫波還是縱波”物理實(shí)驗(yàn)中，往往不能夠準(zhǔn)確地理解振動(dòng)方向不同的光波在穿過偏振片后的振幅損失情況和振動(dòng)方向的變化情況，教師需要先借助“機(jī)械波穿過狹縫”實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供模型基礎(chǔ)，其中“橫波穿過狹縫”這一演示實(shí)驗(yàn)尤為重要。

3、對(duì)于“橫波穿過狹縫”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的演示，現(xiàn)有的教具存在以下不足：

4、1.只能演示橫波振動(dòng)方向與狹縫方向一致或者垂直時(shí)的情形，不能演示橫波振動(dòng)方向與狹縫方向成一般角度時(shí)的情形。

5、2.一些實(shí)驗(yàn)方案在演示時(shí)會(huì)形成駐波，駐波是明顯的實(shí)驗(yàn)干擾因素。

6、3.一些實(shí)驗(yàn)方案需要教師手動(dòng)驅(qū)動(dòng)繩波，并且在較大的水平桌面上演示，不便移動(dòng)，教師演示和學(xué)生觀察都不夠方便。

7、4.沒有成套的專用實(shí)驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種波源穩(wěn)定，狹縫方向可變且便于演示和觀察的橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具。

2、一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具，其特征在于：包括有頂板，所述頂板與4根支承柱頂端固定連接，所述頂板豎直向下固定安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成和搖臂總成，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成與所述搖臂總成間隙配合，所述搖臂總成與編織棉繩上端固定連接，所述編織棉繩豎直向下穿過狹縫，所述狹縫安裝在狹縫托盤總成上，所述狹縫托盤總成上有3組狹縫安裝槽，所述狹縫托盤總成與所述支承柱固定連接，所述狹縫托盤總成處于所述支承柱豎直方向的中間位置，所述支承柱向下與導(dǎo)向座托盤固定連接，所述導(dǎo)向座托盤上有3組導(dǎo)向座安裝槽，所述導(dǎo)向座托盤距離所述支承柱下端50mm，所述導(dǎo)向座托盤上安裝有導(dǎo)向座，所述導(dǎo)向座中心開有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)向槽兩端對(duì)稱固定安裝有2個(gè)楔形卡爪，所述楔形卡爪與所述導(dǎo)向座安裝槽間隙配合，所述編織棉繩下端穿過所述導(dǎo)向槽后打結(jié)形成繩結(jié)，所述繩結(jié)不能向上穿過所述導(dǎo)向槽，所述支承柱下端與底座固定連接。

3、進(jìn)一步的，所述搖臂總成包括搖臂底座，所述搖臂底座與所述頂板固定連接，所述搖臂底座向下通過搖臂轉(zhuǎn)軸安裝有襯套，所述襯套與所述搖臂底座的軸向間隙在0.05~0.1mm范圍內(nèi)，所述襯套與所述搖臂轉(zhuǎn)軸的徑向間隙在0.05~0.1mm范圍內(nèi)，所述襯套與搖臂固定連接，所述搖臂中心有1個(gè)搖臂滑槽，所述搖臂兩端對(duì)稱分布有等大的第一搖臂孔和第二搖臂孔，所述第一搖臂孔用于安裝所述編織棉繩，所述第二搖臂孔用于與所述襯套固定連接，所述搖臂可繞所述搖臂轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)。

4、進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)曲柄固定連接，所述驅(qū)動(dòng)曲柄與驅(qū)動(dòng)桿固定連接，所述驅(qū)動(dòng)桿與所述搖臂滑槽間隙配合，配合間隙在0.1~0.15mm范圍內(nèi)。

5、進(jìn)一步的，所述狹縫托盤總成包括狹縫托盤，所述狹縫托盤中心有第一中心讓位孔，所述第一中心讓位孔的圓周方向上逆時(shí)針分布有3組狹縫安裝槽，每組所述狹縫安裝槽包括有2個(gè)所述狹縫安裝槽，2個(gè)所述狹縫安裝槽關(guān)于所述第一中心讓位孔的圓心呈中心對(duì)稱分布，相鄰兩組所述狹縫安裝槽之間夾角為45°，所述狹縫與所述狹縫安裝槽之間間隙配合，間隙在0.1~0.2mm范圍內(nèi)。

6、進(jìn)一步的，所述狹縫的縫寬在6~7mm范圍內(nèi)，縫長(zhǎng)應(yīng)保證不能小于所述編織棉繩工作時(shí)的振幅。

7、進(jìn)一步的，所述編織棉繩形態(tài)為圓柱形，直徑小于所述狹縫的縫寬約1mm，與所述搖臂總成連接后呈自由下垂?fàn)顟B(tài)，與所述搖臂的擺動(dòng)平面共面。

8、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向座托盤中心有第二中心讓位孔，沿所述第二中心讓位孔的圓周方向逆時(shí)針分布有3組導(dǎo)向座安裝槽，每組所述導(dǎo)向座安裝槽包括2個(gè)所述導(dǎo)向座安裝槽，2個(gè)所述導(dǎo)向座安裝槽關(guān)于所述第二中心讓位孔的圓心呈中心對(duì)稱分布，相鄰兩組所述導(dǎo)向座安裝槽之間夾角為45°。

9、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向槽的寬度與所述狹縫的縫寬一致，所述導(dǎo)向槽的長(zhǎng)度應(yīng)保證不小于所述編織棉繩的振幅，所述導(dǎo)向槽的安裝方向應(yīng)保證與所述狹縫的安裝方向一致。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

11、1.本發(fā)明在使用時(shí)無需教師手動(dòng)驅(qū)動(dòng)橫波，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)即可產(chǎn)生穩(wěn)定的橫波。

12、2.本發(fā)明在使用時(shí)所產(chǎn)生的橫波具有良好的偏振性，即所述編織棉繩的振動(dòng)在一個(gè)固定的豎直平面內(nèi)。

13、3.本發(fā)明在使用時(shí)教師能夠調(diào)整狹縫方向與橫波振動(dòng)方向之間的夾角，以便學(xué)生能夠觀察到兩者夾角在不同角度時(shí)，橫波穿過狹縫后振幅的損失情況以及振動(dòng)方向的變化情況。

14、4.實(shí)驗(yàn)裝置便于移動(dòng)，便于教師演示和學(xué)生觀察。

15、綜上所述，本發(fā)明使教師在演示“橫波穿過狹縫”實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需要改變狹縫的安裝方向即可讓學(xué)生觀察到橫波穿過不同方向狹縫前后的振幅和振動(dòng)方向變化，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯直觀，有利于教師演示和學(xué)生觀察。

技術(shù)特征：

1.一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具，其特征在于：包括有頂板（1），所述頂板（1）與4根支承柱（6）頂端固定連接，所述頂板（1）豎直向下固定安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成（10）和搖臂總成（9），所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成（10）與所述搖臂總成（9）間隙配合，所述搖臂總成（9）與編織棉繩（7）上端固定連接，所述編織棉繩（7）豎直向下穿過狹縫（8），所述狹縫（8）安裝在狹縫托盤總成（2）上，所述狹縫托盤總成（2）上有3組狹縫安裝槽（202），所述狹縫托盤總成（2）與所述支承柱（6）固定連接，所述狹縫托盤總成（2）處于所述支承柱（6）豎直方向的中間位置，所述支承柱（6）向下與導(dǎo)向座托盤（4）固定連接，所述導(dǎo)向座托盤（4）上有3組導(dǎo)向座安裝槽（401），所述導(dǎo)向座托盤（4）距離所述支承柱（6）下端50mm，所述導(dǎo)向座托盤（4）上安裝有導(dǎo)向座（3），所述導(dǎo)向座（3）的中心有導(dǎo)向槽（301），所述導(dǎo)向槽（301）兩端對(duì)稱固定安裝有2個(gè)楔形卡爪（302），所述楔形卡爪（302）與所述導(dǎo)向座安裝槽（401）間隙配合，所述編織棉繩（7）下端穿過所述導(dǎo)向槽（301）后打結(jié)形成繩結(jié)（701），所述繩結(jié)（701）不能向上穿過所述導(dǎo)向槽（301），所述支承柱（6）下端與底座（5）固定連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具，其特征在于：所述搖臂總成（9）包括搖臂底座（901），所述搖臂底座（901）與所述頂板（1）固定連接，所述搖臂底座（901）向下通過搖臂轉(zhuǎn)軸（904）安裝有襯套（902），所述襯套（902）與所述搖臂底座（901）的軸向間隙在0.05~0.1mm范圍內(nèi)，所述襯套（902）與所述搖臂轉(zhuǎn)軸（904）的徑向間隙在0.05~0.1mm范圍內(nèi)，所述襯套（902）與搖臂（903）固定連接，所述搖臂（903）中心有1個(gè)搖臂滑槽（9032），所述搖臂（903）兩端對(duì)稱分布有等大的第一搖臂孔（9031）和第二搖臂孔（9033）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成（10）包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1001），所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1001）與驅(qū)動(dòng)曲柄（1002）固定連接，所述驅(qū)動(dòng)曲柄（1002）與驅(qū)動(dòng)桿（1003）固定連接，所述驅(qū)動(dòng)桿（1003）與所述搖臂滑槽（9032）間隙配合，配合間隙在0.1~0.15mm范圍內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具，其特征在于：所述狹縫托盤總成（2）包括狹縫托盤（201），所述狹縫托盤（201）中心有第一中心讓位孔（203），所述第一中心讓位孔（203）的圓周方向上逆時(shí)針分布有3組狹縫安裝槽（202），每組所述狹縫安裝槽（202）包括有2個(gè)所述狹縫安裝槽（202），2個(gè)所述狹縫安裝槽（202）關(guān)于所述第一中心讓位孔（203）的圓心呈中心對(duì)稱分布，相鄰兩組所述狹縫安裝槽（202）之間夾角為45°，所述狹縫（8）與所述狹縫安裝槽（202）之間間隙配合，間隙在0.1~0.2mm范圍內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具，其特征在于：所述導(dǎo)向座托盤（4）中心有第二中心讓位孔（402），沿所述第二中心讓位孔（402）的圓周方向逆時(shí)針分布有3組導(dǎo)向座安裝槽（401），每組所述導(dǎo)向座安裝槽（401）包括有2個(gè)所述導(dǎo)向座安裝槽（401），2個(gè)所述導(dǎo)向座安裝槽（401）關(guān)于所述第二中心讓位孔（402）的圓心呈中心對(duì)稱分布，相鄰兩組所述導(dǎo)向座安裝槽（401）之間夾角為45°。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種橫波穿過狹縫演示教學(xué)用具，涉及教學(xué)用具技術(shù)領(lǐng)域，包括有頂板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成、搖臂總成、編織棉繩、狹縫、狹縫托盤總成、導(dǎo)向座、導(dǎo)向座托盤、底座和支承柱，其中頂板、狹縫托盤總成、導(dǎo)向座托盤和底座依次從上至下由支承柱貫通固定連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成和搖臂總成固定連接在頂板上，狹縫安裝在狹縫托盤總成上并有3個(gè)安裝方向可選擇，編織棉繩上端固定在驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成上，下端從上至下依次穿過狹縫與導(dǎo)向座后打結(jié)安裝在可調(diào)節(jié)3個(gè)方向的導(dǎo)向座上。本發(fā)明啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成即可使編織棉繩振動(dòng)形成穩(wěn)定橫波，通過調(diào)節(jié)狹縫方向可以演示橫波穿過狹縫后振幅和振動(dòng)方向的變化，便于學(xué)生類比建立不同方向振動(dòng)的光波穿過偏振片的物理模型。

技術(shù)研發(fā)人員：楊孔林,牛連斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28