專利名稱：水波實(shí)驗(yàn)演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水波演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)儀器，特別是利用脈動(dòng)氣源作為水波振源的水波實(shí)驗(yàn)演示器。
機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波是現(xiàn)代物理的重要基礎(chǔ)理論之一，是中學(xué)課程中的難點(diǎn)。需將波的物理現(xiàn)象顯現(xiàn)出來(lái)，以便直觀地觀察研究。目前列入全國(guó)教學(xué)儀器目錄(中學(xué)部分)中，編號(hào)為J2208，名為“發(fā)波水槽”的儀器，其波源是用振動(dòng)桿端的小球直擊水面產(chǎn)生水波，水面形成的波形雜亂，顯現(xiàn)的圖像很不清晰。另外其振動(dòng)頻率不易按需調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型之目的是給出一種利用脈動(dòng)氣源作為振源在水面產(chǎn)生水波，并將其清晰地顯示的水波實(shí)驗(yàn)演示器。
所述的水波實(shí)驗(yàn)演示器在透明水盤上方固定噴口正對(duì)水面的噴咀，其由導(dǎo)管與單程排氣的往復(fù)泵連接。噴咀上方固定光源和由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的有缺口的遮光片構(gòu)成的頻閃裝置。透明水盤下方傾斜固定反光鏡，其前面固定乳白色磨砂玻璃作為顯示屏。
本實(shí)用新型采用單程排氣的往復(fù)泵，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率易調(diào)節(jié)，即振源頻率連續(xù)可調(diào)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可選用單噴咀，或雙頭噴咀。用單噴咀可作波的傳播；波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系；波的反射、衍射、折射和多譜勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。如果采用兩個(gè)并列相通噴咀，用同一氣源，即水面的兩個(gè)振點(diǎn)頻率完全相同，氣體吹擊水面為水波振源，然后氣體向上部四周擴(kuò)散，不會(huì)在水面引起雜波。水盤上部光源的光線透過旋轉(zhuǎn)遮光片的缺口，并穿過已產(chǎn)生振動(dòng)波的水面和水盤射向反光鏡，再反射到顯示屏上，顯現(xiàn)水波的干涉圖樣。由于水面沒有雜波，顯示的干涉條紋特別清晰。因步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速易調(diào)節(jié)，其帶動(dòng)遮光片遮擋光源而得到頻閃光源的頻率也連續(xù)可調(diào)。當(dāng)波頻與閃頻不等時(shí)，顯示屏上水波的明暗條紋將移動(dòng)，如閃頻大于波頻，明暗條紋向波源移動(dòng)，反之背離波源移動(dòng)。當(dāng)閃頻與波頻相等，即同步，明暗條紋不移動(dòng)，可在顯示屏上得到非常穩(wěn)定的被“凝固”的干涉圖樣，以便于教學(xué)、觀察、研究。


圖1，所述演示器的立體圖；實(shí)施例一兩個(gè)并列的噴咀2固定在透明水盤1上方，其噴口正對(duì)水面，兩噴咀連通且由一條導(dǎo)管8連到往復(fù)泵6上，該泵裝在光源盒7中，其是金魚缸用的加氧泵，其是由常規(guī)脈沖電源驅(qū)動(dòng)一個(gè)撥桿撥動(dòng)皮碗往復(fù)運(yùn)動(dòng)，類似打氣筒一樣單程排氣而產(chǎn)生脈動(dòng)的氣源。噴咀2上方固定光源盒7，盒中裝有光源3，由脈沖電源驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)4帶動(dòng)有缺口的遮光片5旋轉(zhuǎn)，光線僅能通過遮光片5的缺口射向水盤1而形成頻閃光源。本機(jī)裝有兩套相同的常規(guī)脈沖電源。如步進(jìn)電機(jī)4和往復(fù)泵6共同一個(gè)脈沖電源的信號(hào)，則波頻和閃頻同步。如電機(jī)4和泵6分別各用一個(gè)脈沖電源的信號(hào)，則波頻和閃頻異步。水盤1下斜置反光鏡9，其前面垂直固定乳白色玻璃作為顯示屏10。光線透過水盤1射向反光鏡9并反射到顯示屏10上，形成圖像。
實(shí)施例二水盤1上固定單頭噴咀2，在水面構(gòu)成一個(gè)振點(diǎn)，其余與實(shí)施例一相同，可作多譜勒效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求1.水波實(shí)驗(yàn)演示器，有透明水盤1和常規(guī)的脈沖電源，其特征在于，透明水盤1上方固定噴口正對(duì)水面的噴咀2，由導(dǎo)管8與單程排氣的往復(fù)泵6連接，噴咀2上方固定一個(gè)光源3和由步進(jìn)電機(jī)4帶動(dòng)的有缺口的遮光片5，水盤1下方傾斜固定一個(gè)反光鏡9，其前面固定乳白色磨砂玻璃作為顯示屏10。
2.按權(quán)利要求1所述的水波實(shí)驗(yàn)演示器，其特征在于噴咀2是雙噴頭并列，且雙噴頭共用一個(gè)導(dǎo)管8與往復(fù)泵6連接。
專利摘要水波實(shí)驗(yàn)演示器，其水盤上固定與單程排氣的往復(fù)泵相連的噴嘴，其噴口正對(duì)水面由脈動(dòng)氣源在水面產(chǎn)生振波，上部裝有光源和電機(jī)帶動(dòng)的遮光片構(gòu)成的頻閃光源，水盤下部斜置反光鏡，垂直裝磨砂玻璃為顯示屏，光源的光線透過形成振波的水面，再由反光鏡反射到顯示屏上，由于氣體振源在水面不產(chǎn)生雜波，所得到的波的圖形特別清晰。
文檔編號(hào)G09B23/08GK2127512SQ9222982
公開日1993年2月24日 申請(qǐng)日期1992年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月28日
發(fā)明者吳澧旸 申請(qǐng)人:吳澧旸