CN207798250U - 一种玻璃杯高阶固有频率测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种玻璃杯高阶固有频率测量系统，玻璃杯侧壁上贴有平面镜，玻璃杯旁边设有扬声器，扬声器连接手机，氦氖激光器安装在升降台上，玻璃杯附近设有接受光屏，氦氖激光器发射的激光照射到平面镜上，平面镜将来射激光反射到接受光屏上。本实用新型的有益效果是能够测量出更高阶固有频率；通过光放大振幅的方法，从共振原理出发，准确测量共振频率。

Description

一种玻璃杯高阶固有频率测量系统

技术领域

本实用新型属于物理实验技术领域，涉及一种玻璃杯高阶固有频率测量系统。

背景技术

共振：共振是指一物理系统在必须特定频率下，相比其他频率以更大的振幅做振动的情形；这些特定频率称之为共振频率。固有频率：物体做自由振动时，其位移随时间按正弦规律变化，又称为简谐振动。振动的频率与初始条件无关，而与系统的固有特性有关，称为固有频率。

中国专利CN103956094A公开了一种烧杯共振演示装置，包括依次连接的数字信号源、功放机、以及高音扬声器，还包括一底座，底座上固定支架1以及与支架固连的高音扬声器，底座上固定的防护罩，防护罩内置与支架2固连的烧杯；高音扬声器发出频率的声响，可通过数字信号源、功放机调节，其频率声响等于烧杯的固有频率，烧杯产生共振(震碎)。但是在实验中要想把烧杯震碎需要外部激励提供足够的能量在一般实验中很难做到。我们看来系统的固有频率不止一个，通常情况下低阶振动能量比高阶振动的能量大，发生高阶共振时振动的幅度较小，想要直接观察到系统高阶共振现象并测量高阶共振固有频率将变得比较困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种玻璃杯高阶固有频率测量系统，本实用新型的有益效果是能够测量出更高阶固有频率；通过光放大振幅的方法，从共振原理出发，准确测量共振频率。

本实用新型所采用的技术方案是包括玻璃杯，玻璃杯侧壁上贴有平面镜，玻璃杯旁边设有扬声器，扬声器连接手机，氦氖激光器安装在升降台上，玻璃杯附近设有接受光屏，氦氖激光器发射的激光照射到平面镜上，平面镜将来射激光反射到接受光屏上。

进一步，升降台置于第一固定平台上，玻璃杯和扬声器均置于第二固定平台上。

附图说明

图1是本实用新型玻璃杯共振系统示意图。

图中，1.玻璃杯，2.平面镜，3.扬声器，4.手机，5.升降台，6.氦氖激光器，7.接受光屏，8.第一固定平台，9.第二固定平台。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型如图1所示包括玻璃杯1，玻璃杯1侧壁上贴有平面镜2，玻璃杯1旁边设有扬声器3，扬声器3连接手机4，氦氖激光器6安装在升降台5上，玻璃杯1附近设有接受光屏7，氦氖激光器6发射的激光照射到平面镜2上，平面镜2将来射激光反射到接受光屏7上，升降台5置于第一固定平台8上，玻璃杯1和扬声器3均置于第二固定平台9上。

实验时，氦氖激光器6发出的光照射在玻璃杯1侧壁所贴的平面镜2上，光被平面镜2反射回接收光屏7。当玻璃杯1没有发生振动时在接收光屏7上会观察到一个亮斑。通过手机4播放，让扬声器3以已知的频率发声，声音携带能量传播到玻璃杯1会使其发生振动现象。玻璃杯1在发生振动时紧密贴合在侧壁的平面镜2也会跟着做受迫振动，此时可以观察到接受光屏7上形成一条亮线，当我们调整手机4的发声频率，亮线会逐渐变长或变短。在某个频率玻璃杯1在扬声器3声音激励下振幅达到最大，这时亮线的长度达到最大，外部激励的频率即为系统的固有频率。

在结构动力学中我们知道系统的固有频率不止一个，玻璃杯1发生低阶振动时系统具有的能量比较大，接受光屏7上亮线的长度较长。如果继续增大扬声器3的发声频率，当达到某一个频率时玻璃杯1会发生高阶共振，此时振动的能量比较小玻璃杯1振幅较小，通过光放大的方法可以放大细微的振动，在接收屏上同样会观察到一条亮线只是亮线的长度远远比低阶共振时的小。如果继续增大扬声器3的发声频率，玻璃杯1会发生更高阶的共振。通过不断的增大扬声器的频率观察亮线的长度从而判断是否系统达到共振。整个实验过程不需要将玻璃杯震碎。

本实用新型的优点还在于：

1.通过光放大玻璃杯的振动，不需要采用很大功率的扬声器使玻璃杯振幅达到很大，可以采用功率较小的扬声器使玻璃杯有轻微振动即可完成实验，节约成本，噪音小。

2.实验过程中不需要震碎玻璃杯，不会对实验材料造成损坏，重复性高。

3.能够从实验上直观准确验证共振实验现象。而不是错误的认为震碎就达到了共振。可以测量玻璃杯更高阶的固有频率。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种玻璃杯高阶固有频率测量系统，其特征在于：包括玻璃杯(1)，玻璃杯(1)侧壁上贴有平面镜(2)，玻璃杯(1)旁边设有扬声器(3)，扬声器(3)连接手机(4)，氦氖激光器(6)安装在升降台(5)上，玻璃杯(1)附近设有接受光屏(7)，氦氖激光器(6)发射的激光照射到平面镜(2)上，平面镜(2)将来射激光反射到接受光屏(7)上。

2.按照权利要求1所述一种玻璃杯高阶固有频率测量系统，其特征在于：所述升降台(5)置于第一固定平台(8)上，玻璃杯(1)和扬声器(3)均置于第二固定平台(9)上。