CN108766145A - 一种水波干涉条件演示仪 - Google Patents

Abstract

一种水波干涉条件演示仪，涉及一种中学物理教学与实验仪器。该演示仪主要由摄像头、开关、调速旋钮、拉绳、牵引电机、移动滑板、振动电机、振片、开关电源、光源、灯箱、支架、控制面板、卡紧装置、偏心轮、水槽和振子组成。按照本发明所提供的设计方案，该演示仪的振子的振动由振动电机控制，振子的运动更接近匀速振动，两个振源之间的距离可以通过牵引电机来改变，实验误差大大减小，通过简单的实验操作就能快速准确地得出结论，更有利于教学的开展。

Description

一种水波干涉条件演示仪

技术领域

本发明涉及一种中学物理教学与实验仪器，尤其是一种水波干涉条件演示仪。

背景技术

目前，中学高中物理的水波干涉条件教学中、学生缺少实际体验，教学中缺少合适的技术手段，学生在学习理解和应用水波干涉条件知识上有一定的难度，学习积极性和兴趣不高。

发明内容

本发明提供一种水波干涉条件演示仪，该演示仪不仅能演示水波的干涉现象，而且能验证水波干涉条件并演示衍射现象。

为了形象直观地演示水波干涉现象，验证水波干涉条件，本发明提供一种水波干涉条件演示仪，通过实验确定水波的干涉条件，可以使枯燥的理论知识变得形象具体，学生容易接受。振子的振动频率由振动电机控制，可以使振子的运动更接近匀速上下振动，降低实验人员的控制难度，且操作方便，易于学生参与实验的全过程。

本发明提供的一种水波干涉条件演示仪，涉及一种中学物理教学与实验仪器，尤其是一种水波干涉条件演示仪。该演示仪主要由摄像头、开关、调速旋钮、拉绳、牵引电机、移动滑板、振动电机、振片、开关电源、光源、灯箱、支架、控制面板、卡紧装置、偏心轮、水槽和振子组成。按照本发明所提供的设计方案，该演示仪的振子的振动由振动电机控制，振子的运动更接近匀速振动，两个偏心轮之间的距离可以通过牵引电机来改变，实验误差大大减小，通过简单的实验操作就能快速准确地得出结论，更有利于教学的开展。

本发明解决其技术问题所采用的方案主要有以下几点。

1、这种水波干涉条件演示仪的振子与振片相连，振片与卡紧装置相连，振动电机安装在卡紧装置上，振动电机的转轴上固定一偏心轮，当振动电机运转时，带动偏心轮旋转，振子在偏心轮和振片的共同作用下上下振动；光源固定安装在灯箱里面的底板上；水槽底板外面贴有一张白色全开打印纸，以便把点光源的光变为柔光，也使摄像头拍摄的干涉视频更为清晰；水槽直接摆放在灯箱上，水槽边沿与灯箱边框尺寸相同，灯箱两边留有凹口便于取放水槽；控制面板安装在灯箱的背板上面，开关和调速旋钮都用螺丝安装在控制面板上部，牵引电机固定安装在控制面板的右下角，控制面板的左下部是用木条订制的滑槽，滑槽内有一能自由移动的滑板，滑板上一路振动电机用卡紧螺丝安装在水槽边框上，二路振动电机固定安装在滑板上，滑板通过拉绳与牵引电机的转轴相连，当牵引电机运转时，带动滑板和二路振动电机及附件向右移动；摄像头固定安装在支架上端，支架用螺丝安装在灯箱和控制面板后面，其位置及倾角可调。

2、该演示仪的一路调速旋钮、一路振动电机及振动配件（振子、振片、偏心轮等）的参数规格和二路调速旋钮、二路振动电机及振动配件（振子、振片、偏心轮等）的参数规格完全一样。

3、该演示仪的光源供电电压是220V，牵引电机供电电压是12V,振动电机供电电压是3V,都由开关电源提供；摄像头是带USB接口的，靠电脑供电。

4、所有的连接导线都隐藏在控制面板后面。

5、在使用时，要先调节好一路振动电机的位置，再用单个振动电机带动双振子演示水波干涉现象。

6、调节两个调速旋钮至相同位置，偏心轮的初始位置相同，用两个振动电机带动单振子演示水波干涉现象。

7、当两个单振子形成稳定干涉现象时，改变其中一个振子的频率，破坏两个振源频率相同这个干涉条件，从而破坏干涉现象。

8、当两个单振子形成稳定干涉现象时，不断闭合、断开其中一个振动电机的开关，破坏两列水波相位差恒定这个干涉条件，从而破坏干涉现象。

9、当两个单振子形成稳定干涉现象时，用电机移动其中一个振子的位置，破坏两列水波相位差恒定这个干涉条件，从而破坏干涉现象。

10、只使用一个振动电机带动单振子，利用改变障碍物的缝隙大小演示水波衍射现象。

本发明的优势是振动电机的转速可调、稳定，能保证偏心轮带动的振子运动更接近匀速振动，产生稳定的水波干涉现象，振动电机的位置可调，可以方便地改变相位，操作误差大大减小；整个实验的原理和实验过程简单易操作，学生参与性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

本发明的结构示意图如图1所示，包括（1）摄像头（2）二路开关（3）总开关（4）二路调速旋钮（5）拉绳（6）牵引电机（7）移动滑板（8）二路振动电机（9）振片（10） 全开白纸（11）开关电源（12）光源（13）灯箱（14）支架（15）一路开关（16）控制面板（17）一路调速旋钮（18）一路振动电机（19）卡紧装置（20）偏心轮（21）水槽（22）振子。

具体实施方式

本发明提供一种水波干涉条件演示仪，该演示仪不仅能演示水波的干涉现象，而且能验证水波干涉条件并演示衍射现象。

在使用时，向水槽注入适量的凉开水（不易产生气泡影响实验现象），调节好一路振动电机的位置，将振子转向，只让一个振子与水面刚好接触，闭合总开关和一路开关，用一路振动电机带动单振子，利用改变障碍物的缝隙大小演示水波衍射现象。

断开一路开关，将振子转向，让两个振子与水面刚好接触，再闭合一路开关，用一路振动电机带动双振子，演示水波干涉现象，调节一路调速旋钮，每次都能形成稳定的干涉现象。

断开总开关，调节两个调速旋钮至相同位置，偏心轮的初始位置相同，将振子转向，只让每个电机的一个振子与水面刚好接触，闭合总开关，用两个振动电机带动两个单振子演示水波干涉现象，发现也能形成稳定的干涉现象。

当两个单振子形成稳定干涉现象时，只调节一个调速旋钮，相当于改变其中一个振子的频率，干涉现象就被破坏了，或者说不能形成干涉现象。

当两个单振子形成稳定干涉现象时，不断闭合、断开其中一个振动电机的开关，相当于破坏了两列水波的相位差恒定条件，从而破坏干涉现象。

当两个单振子形成稳定干涉现象时，用牵引电机移动其中一个振子的位置，相当于破坏了两列水波的相位差恒定条件，从而破坏干涉现象。

归纳总结得出实验结论，两列波发生干涉的条件是：频率相同，相差恒定，在空间相遇。

Claims (3)

1.一种水波干涉条件演示仪，其特征在于该演示仪主要由摄像头、开关、调速旋钮、拉绳、牵引电机、移动滑板、振动电机、振片、开关电源、光源、灯箱、支架、控制面板、卡紧装置、偏心轮、水槽和振子组成，其中振子与振片相连，振片与卡紧装置相连，振动电机安装在卡紧装置上，振动电机的转轴上固定一偏心轮，当振动电机运转时，带动偏心轮旋转，振子在偏心轮和振片的共同作用下上下振动，光源固定安装在灯箱里面的底板上，水槽底板外面贴有一张白色全开打印纸，以便把点光源的光变为柔光，也使摄像头拍摄的干涉视频更为清晰，水槽直接摆放在灯箱上，水槽边沿与灯箱边框尺寸相同，灯箱两边留有凹口便于取放水槽，控制面板安装在灯箱的背板上面，开关和调速旋钮都用螺丝安装在控制面板上部，牵引电机固定安装在控制面板的右下角，控制面板的左下部是用木条订制的滑槽，滑槽内有一能自由移动的滑板，滑板上一路振动电机用卡紧螺丝安装在水槽边框上，二路振动电机固定安装在滑板上，滑板通过拉绳与牵引电机的转轴相连，当牵引电机运转时，带动滑板和二路振动电机及附件向右移动，摄像头固定安装在支架上端，支架用螺丝安装在灯箱和控制面板后面，其位置及倾角可调。

2.根据权利要求1所述的一种水波干涉条件演示仪，其特征在于该演示仪的一路调速旋钮、路振动电机及振动配件（振子、振片、偏心轮等）的参数规格和二路调速旋钮、二路振动电机及振动配件（振子、振片、偏心轮等）的参数规格完全一样。

3.根据权利要求1所述的一种水波干涉条件演示仪，其特征在于该演示仪的光源供电电压是220V，牵引电机供电电压是12V,振动电机供电电压是3V,都由开关电源提供，摄像头是带USB接口的，靠电脑供电。