TWI832464B - 行進波演示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種行進波演示裝置，其包含：基本結構，其包含時間視窗、複數x軸刻度、複數介質滑槽以及組軌道件以形成行進波軌道，每一該等介質滑槽係提供介質件於其中進行自由運動；以及行進波基板，其係可動地配置於該基本結構，並包含複數時間刻度與波形開口，該等介質件經配置置入該波形開口與該等介質滑槽其中之一之中，當該行進波基板沿著該行進波軌道移動時，該等介質件受驅動而侷限於該等介質滑槽其中之一之中進行往復運動。
Description
本發明係關於一種行進波演示裝置，尤其是一種掌上型且非電驅動的行進波演示教具。
在基礎物理學教育領域中，行進波的現象是非常重要的基本物理觀念，當物理學課程進入到波動方程式原理教學時，行進波造成的諸多物理現象無疑的是教學重點之一，對於瞭解波動的特性有著關鍵的意義。
行進波本身包含許多可觀察的特性，例如「波傳方向不同於介質振動方向」以及「介質在原地進行往復運動」等，但是對於初學者而言，波傳方向、介質振動方向或是介質在原地進行往復運動都是偏抽象的概念，初學者一般比較難理解，通常都需要依賴圖示與一點點想像力，才有辦法對行進波產生初步理解。
而傳統物理教學領域中，也提供一些相關教具或實驗儀器，以幫助學者瞭解行進波現象，但這些傳統的教具，通常具有較大的體積，且只適合在實驗教室獨立操作，不能搬到一般教室內進行演示，且往往需要依賴外部電力而驅動，操作上也較複雜，而且，根據學生的回饋，許多學生看完教具的演示之後，對行進波產生的一些特殊物理現象還是一知半解。
職是之故，有鑑於習用技術中存在的缺點，發明人經過悉心嘗試與研究，並一本鍥而不捨之精神，終構思出本案「行進波演示裝置」，能夠克服上述缺點，以下為本發明之簡要說明。
本發明係關於一種行進波演示裝置，尤其是一種掌上型且非電驅動的行進波演示教具。
據此，本發明提出一種行進波演示裝置，其包含：基本結構，其包含時間視窗、複數x軸刻度、複數介質滑槽以及組軌道件以形成行進波軌道，每一該等介質滑槽係提供介質件於其中進行自由運動；以及行進波基板，其係可動地配置於該基本結構，並包含複數時間刻度與波形開口，該等介質件經配置置入該波形開口與該等介質滑槽其中之一之中，當該行進波基板沿著該行進波軌道移動時，該等介質件受驅動而侷限於該等介質滑槽其中之一之中進行往復運動。
較佳的，該基本結構還包含以下其中之一：背板；凹槽基板，其係選擇性的附加在該背板，並包含該等介質滑槽；以及刻度顯示面板，其包含該時間視窗以及與該等介質滑槽在位置上與數量上相互對應的該等x軸刻度，該時間視窗在位置上係對應於該等時間刻度其中之一。
較佳的，該組軌道件還包含以下其中之一：上軌道板，其附加於該凹槽基板並包含展示波動方程式之符號區，該波動方程式包含垂直位置變量y、水平位置變量x、時間變量t、振幅常數A、波數k、角頻率ω、正弦函數以及餘弦函數其中之一的符號；下軌道板，其附加於該凹槽基板，該行進波軌道係形成於該上軌道板與該下軌道板之間；以及該刻度顯示面
板係附加於該上軌道板與該下軌道板。
較佳的，該波形開口具有高度與正弦波或餘弦波之波動形狀，並包含至少二個完整的波動形狀。
較佳的，該等x軸刻度係表示該波動方程式中的該水平位置變量x，該等時間刻度係表示該波動方程式中的該時間變量t，該介質件在該介質滑槽中的當前位置係表示該波動方程式中的該垂直位置變量y，該波形開口的該高度係表示該波動方程式中的該振幅常數A，該波動形狀係表示該波動方程式中的該正弦函數或該餘弦函數。
較佳的，該等x軸刻度與該等時間刻度係在位置上互相對應與關聯，並以角頻率作為單位的方式進行單位標記，以表示該波動方程式中包含的該波數k與該角頻率ω。
上述發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使讀者對本揭示內容具備基本的理解，此發明內容並非揭露本發明的完整描述，且用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
10:行進波演示裝置
100:基本結構
101:軌道件
102:上軌道板
103:下軌道板
104:行進波軌道
105:符號區
106:波動方程式
107:介質
1072:第二介質
1073:2π介質
108:組裝螺栓
109:組裝螺帽
110:第一移動方向
111:第二移動方向
112:上軌道板通孔
113:下軌道板通孔
200:背板
212:上定位通孔
213:下定位通孔
300:凹槽基板
301:介質滑槽
3012:第二介質凹槽
3013:2π介質凹槽
312:上通孔
313:下通孔
400:行進波基板
401:波形開口
402:高度
403:時間刻度
4030:第0秒時間刻度
4031:第1秒時間刻度
4032:第2秒時間刻度
4033:第π/2秒時間刻度
4034:第π秒時間刻度
404:第一波形
405:第二波形
500:刻度顯示面板
501:正面
502:時間視窗
503:x軸刻度
5032:第二x軸刻度
5033:2πx軸刻度
504:x軸參考線
505:y軸參考線
512:上開孔
513:下開孔
第1圖揭示本發明背板的結構透視示意圖；
第2圖揭示本發明凹槽基板的結構透視示意圖；
第3圖揭示本發明包含上軌道板與下軌道板的軌道件的結構透視示意圖；
第4圖揭示本發明行進波基板的結構透視示意圖；
第5圖揭示本發明刻度顯示面板的結構透視示意圖；
第6圖揭示本發明介質的結構透視示意圖；
第7圖揭示本發明行進波演示裝置的結構分解示意圖；
第8圖揭示本發明經組裝完成後的行進波演示裝置的側面結構示意圖；
第9圖揭示本發明經組裝完成後的行進波演示裝置的正面結構示意圖；
第10圖、第11圖與第12圖分別揭示由本發明行進波演示裝置第一實施例所呈現的行進波的一系列連續波傳在t=0秒、t=1秒和t=2秒時的多個過渡狀態的接續演示的正面示意圖；以及
第13圖、第14圖與第15圖分別揭示由本發明行進波演示裝置第二實施例所呈現的行進波的一系列連續波傳在t=0秒、t=π/2秒和t=π秒時的多個過渡狀態的接續演示的正面示意圖。
本發明將可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然本發明之實施並非可由下列實施案例而被限制其實施型態；本發明之圖式並不包含對大小、尺寸與比例尺的限定，本發明實際實施時其大小、尺寸與比例尺並非可經由本發明之圖式而被限制。
本文中用語“較佳”是非排他性的，應理解成“較佳為但不限於”，任何說明書或請求項中所描述或者記載的任何步驟可按任何順序執行，而不限於請求項中所述的順序，本發明的範圍應僅由所附請求項及其均等方案確定，不應由實施方式示例的實施例確定；本文中用語“包含”及其
變化出現在說明書和請求項中時，是一個開放式的用語，不具有限制性含義，並不排除其他特徵或步驟。
第1圖揭示本發明背板的結構透視示意圖；在某些實施例中，本發明背板200較佳是由塑膠製成的一片不透明平板，在背板200的上半部和下半部分別形成有多個上定位通孔212和下定位通孔213，背板200主要係作為一個骨架或支撐結構，以便提供其他面板和基板進一步堆疊在其上，在某些實施例中，背板200可視為第一層或支撐層。
第2圖揭示本發明凹槽基板的結構透視示意圖；在某些實施例中，本發明凹槽基板300較佳是由塑膠製成的一片不透明平面基板，凹槽基板300用於創造和提供多個介質凹槽301，介質凹槽301在開設在凹槽基板300上並貫穿凹槽基板300，其形狀較佳為矩形，具有凹槽寬度並且作為介質的往復運動軌道，每一道介質凹槽301係用作於容納一個介質在其中滑動並進行往復運動。
凹槽基板300上還形成有多個上通孔312和下通孔313，多個上通孔312和下通孔313在位置和數量上皆分別對應於形成在背板200上的多個上定位通孔212和下定位通孔213，以便凹槽基板300透過這些通孔而組裝到背板200上，在某些實施例中，凹槽基板300可視為第二層或中間靜止層。
第3圖揭示本發明包含上軌道板與下軌道板的軌道件的結構透視示意圖；在本發中，一組軌道件101包含上軌道板102以及下軌道板103，上軌道板102上開設有多個上軌道板通孔112而下軌道板103上開設有多個下軌道板通孔113，上軌道板通過孔112和下軌道板通孔113在位置上分
別對應於凹槽基板300上的多個上通孔312和下通孔313，使得上軌道板102下軌道板103能透過這些通孔組裝到凹槽基板300上。
上軌道板102和下軌道板103較佳是分別組裝到凹槽基板300的上半部和下半部，當上軌道板102和下軌道板103組裝在凹槽基板300上之後，上軌道板102和下軌道板103之間會包含一個較淺的間隙，用於形成線性行進波軌道104。
上軌道板102提供一個符號區105，以便將波動方程式106印刷在符號區105中，波動方程式106包含選自垂直位置變量y、水平位置變量x、時間變量t、振幅常數A、波數k、角頻率w、正弦函數和餘弦函數其中之一的符號，在某些實施例中，上軌道板102和下軌道板103可視為第三層或中間靜止層。
第4圖揭示本發明行進波基板的結構透視示意圖；在某些實施例中，本發明行進波基板400較佳為由塑膠製成的一片透明而細長的扁平基板，並且具有開設在行進波基板400上並貫穿行進波基板400的波形開口401，波形開口401具有開口寬度、高度402、正弦波波形或者餘弦波波形，並具有至少包含第一波形404和第二波形405的兩個完整波形。
行進波基板400上還形成有多個時間刻度403，每一個時間刻度403是印刷在行進波基板400的邊緣區域上，行進波基板400是唯一個可移動或可滑動的部件，能夠在形成在上軌道板102和下軌道板103之間的線性行進波軌道104中水平地移動，並提供波形開口401以代表行進波，以模擬行進波的波傳(wave propagation)，在某些實施例中，行進波基板400可視為第三層或中間可動層。
第5圖揭示本發明刻度顯示面板的結構透視示意圖；在某些實施例中，本發明刻度顯示面板500較佳是由塑膠製成的透明平板，並具有面向使用者的正面501，刻度顯示面板500的正面501上較佳還印刷有時間視窗502、多條x軸刻度503、多條x軸參考線504和多條y軸參考線505等，x軸刻度503亦另稱為波長座標(wavelength coordinates)。
印製在刻度顯示面板500上的x軸刻度503與凹槽基板300上開設的介質凹槽301在位置和數量係相互對應，此外，在刻度顯示面板500上形成有多個上開孔512和下開孔513，多個上開孔512和下開孔513在位置上分別對應於上軌道板102上的多個上軌道板通孔112和下軌道板103上的多個下軌道板通孔113。
通常，刻度顯示面板500上的時間視窗502和行進波基板400上的多個時間刻度403中的其中一個是彼此對應和相關(correlated)，使得時間視窗502每次能夠顯示多個時間刻度403中的一個。
刻度顯示面板500是最頂部的覆蓋面板，並作為顯示波動方程式106中大部分波動參數的實際刻度的資訊面板，這些波動參數將與稍後顯示在行進波基板400上的波動方程式106中另外少部分波動參數進行匹配和對齊，在某些實施例中，刻度顯示面板500可視為第四層或最頂層。
第6圖揭示本發明介質的結構透視示意圖；如第6圖所示的介質107，較佳地是有色塑膠小顆粒，每一顆顆粒的直徑較佳係小於介質凹槽301的凹槽寬度和波形開口401的開口寬度。
第7圖揭示本發明行進波演示裝置的結構分解示意圖；第8圖揭示本發明經組裝完成後的行進波演示裝置的側面結構示意圖；以及第9
圖揭示本發明經組裝完成後的行進波演示裝置的正面結構示意圖。
請參閱第7圖至第9圖，為了組裝本發明行進波演示裝置10，首先將背板200設置在背板200的一側，再將凹槽基板300的上通孔312對準背板200的上定位通孔212，以即將凹槽基板300的下通孔313對準背板200的下定位通孔213，背板200是整個層疊結構中位於最底層的底部結構。
然後將上軌道板102和下軌道板103配置在凹槽基板300旁邊，再將上軌道板通孔112和下軌道板通孔113，分別對準凹槽基板300的上通孔312以及下通孔313。
接下來，將行進波基板400放置在形成在上軌道板102和下軌道板103之間的一個淺間隙中，該間隙係作為線性行進波軌道104，再將多個介質107放入多個介質凹槽301與波形成開口401的交會處，並將多個介質107保持在多個介質凹槽301和波形開口401中。
最後，刻度顯示面板500經由將上開孔512與上軌道板通孔112對準以及將下開孔513與下軌道板通孔113對準，而覆蓋在包含上軌道板102、行進波基板400和下軌道板103的中間層上。
將多支組裝螺栓108插入並穿過依次由上開孔512、上軌道板通孔112、上通孔312與上定位通孔212組成的，以及依次由和下開孔513、下軌道板通孔113、下通孔313與下定位通孔213組成的多個裝配孔之中，較佳地，每支組裝螺栓108的總長度大於每個裝配孔的貫穿深度。
因此，各支組裝螺栓108的兩端均具有外露於裝配孔之外的露出段，多個組裝螺帽109被鎖固到每支組裝螺栓108兩端的露出段上，以固定整個堆疊的層合結構，以形成本發明的行進波演示裝置10。
另一方面，所組裝的行進波演示裝置10具有兩個主要部分，包含靜止部分即基本結構100，以及可移動部分即行進波基板400，靜止部分即基本結構100包含背板200、凹槽基板300、上軌道板102、下軌道板103和刻度顯示面板500，可移動部分即行進波基板400是在基本結構100上移動或滑動。
經過正確組裝後，在整個行進波演示裝置10中，行進波基板400將是唯一的可動部件，透過接收來自使用者的外部推力或拉力，行進波基板400將沿著並在線性行進波軌道104內進行水平滑動，以模擬行進波的波傳。
刻度顯示面板500是位於最頂層的結構，使用者可以清楚的察看印製在刻度顯示面板500正面501上的時間視窗502、多條x軸刻度503、多條x軸參考線504和多條y軸參考線505，由於刻度顯示面板500是透明的，因此使用者可以進一步清楚地看到印刷在配置在其下方上軌道板102上的波動方程式106，並看到形成在配置在其下方的行進波基板400上的多個時間刻度403，與位在其上方的時間視窗502相互重疊，此外，由於刻度顯示面板500和行進波基板400都是透明的，使用者可以清楚地看到有色介質107，並觀察有色介質107的運動。
行進波基板400能夠沿著線性行進波軌道104朝向第一移動方向110進行水平滑動，當行進波基板400移動時，容置在波形開口401中的介質107將受到移動的波形開口401所驅動，而在介質凹槽301內產生往復運動，往復運動具有垂直於第一移動方向110的第二移動方向111，每次行進波基板400移動時，都會有至少一個印刷在行進波基板400上的時間刻度403進
入形成在刻度顯示面板500上的時間視窗502。
第10圖、第11圖與第12圖分別揭示由本發明行進波演示裝置第一實施例所呈現的行進波的一系列連續波傳在t=0秒、t=1秒和t=2秒時的多個過渡狀態的接續演示的正面示意圖；在第一實施例中，每個x軸刻度之間的間隔較佳為1公分(cm)，透過行進波基板400上的波形開口401上所形成並模擬的行進波朝向傳播方向移動，並具有4秒的週期(T)與8公分的波長，或者從第10圖中也可以讀取到，波形開口401上的每個波峰和每個波谷之間的距離和時間間隔分別為8公分和4秒。
在本實施例中，行進波基板400在使用者的拉動下，向右手方向連續滑動，以模擬至少半個週期(T/2)的水平傳播行進波。
在初始階段，代表波傳時間為零秒的第0秒時間刻度4030，停留並出現在時間視窗502中，如第10圖所示，同時，與第二x軸刻度5032相對應的容置在第二介質凹槽3012中的白色第二介質1072，根據y軸參考線505，當下其水平位置係位於y=0的起點，正好是第二介質凹槽3012的中間段。
在第二階段，使用者繼續拉動行進波基板400連續向右手方向滑動，隨著波的行進，第0秒時間刻度4030移出時間視窗502，換成代表波傳時間第1秒的第1秒時間刻度4031進入時間視窗502，當前時間變化到第1秒，如第11圖所示。
第二階段的過程中，第二介質1072受到移動的波形開口401所驅動，上升到波形開口401的頂部和第二介質凹槽3012的最頂部，對於所模擬的行進波，它已經傳播了四分之一週期(T/4)。
在二分之一周期內的第三階段，代表波傳時間第2秒的第2秒時間刻度4032進入時間視窗502，當前時間變化到第2秒，如第12圖所示，在此階段，第二介質1072受到驅動而下落至第二介質凹槽3012的中間段而返回起點。
在這半個週期內，容置在第二介質凹槽3012中的第二介質1072經歷了從起點開始移動，然後上升到第二介質凹槽3012的最頂部並最終返回起點，對於所模擬的行進波，其花費了2秒的時間和半個週期在空間中行進了總共4公分的距離。
在這半個週期內，根據本發明的行進波演示裝置10透過第二介質1072受到第二介質凹槽3012的侷限而在原地進行往復運動的演示，具體展示了粒子在原地週期性振盪並且不隨波傳播前進的行進波特有的抽象物理現象，第二介質1072受到介質凹槽301的限制而在介質凹槽301內進行往復運動，介質凹槽301具有垂直於傳播方向的往復方向，即使行進波基板400持續往右手方向拉動，第二介質1072仍將保持原位進行往復運動。
第13圖、第14圖與第15圖分別揭示由本發明行進波演示裝置第二實施例所呈現的行進波的一系列連續波傳在t=0秒、t=π/2秒和t=π秒時的多個過渡狀態的接續演示的正面示意圖；本第二實施例係基於第一實施例並且包含第一實施例中描述的所有特徵。
在本實施例中，多個x軸刻度503和多個時間刻度403以角頻率(angular frequency)作為單位的方式進行單位標記，行進波基板400受驅動向右手方向行進，並經歷一個完整的週期，所模擬的行進波的週期為π秒，波長為πcm。
在本實施例中，2π介質1073係容置在對應於2πx軸刻度5033的2π介質凹槽3013中，行進波從0秒傳播到π/2秒到π秒，時間視窗502通過時間的變化依次顯示第0秒時間刻度4030、第π/2秒時間刻度4033和第π秒時間刻度4034。
在整個週期內，在時間為零秒時，2π介質1073原本位是於2π介質凹槽3013中作為起點的最頂部，接下來，當時間變化到第π/2秒時，2π介質1073下降到2π介質凹槽3013的最底部，最後，當時間變化到第π秒時2π介質1073返回起點。
在本實施例中，行進波演示裝置10清楚地顯示出，在以位於行進波基板400上的波形開口401之運動所模擬的行進波傳播過程中，2π介質1073受2π介質凹槽3013的約束，在原地完成了一次完整的往復運動。
本發明為一視覺化、具活動結構設計之教具，不僅能表現「波前進方向」與「介質振動方向」的不同，亦能透過時間窗格、波長等座標，視覺化了解波的組成元素。為一輕巧、可攜帶、性能佳之科學實驗教具設計。
本教具視覺化的操作設計，不僅能表現「波前進方向」與「介質振動方向」的不同，亦能透過時間窗格、波長等座標，視覺化了解波的組成元素，包括波長、頻率、波速、相位等。為一輕巧、可攜帶、性能佳之科學實驗教具設計。
本發明還具備以下特點：掌上型(handheld)、可攜(portable)、小型化(miniaturized)、塑膠製件(plastic-made member)、非電子裝置(non-electronic device)以及非電驅動(non-electric driven)。
本發明以上各實施例彼此之間可以任意組合或者替換，從而衍生更多之實施態樣，但皆不脫本發明所欲保護之範圍，茲進一步提供更多本發明實施例如次：
實施例1：一種行進波演示裝置，其包含：基本結構，其包含時間視窗、複數x軸刻度、複數介質滑槽以及組軌道件以形成行進波軌道，每一該等介質滑槽係提供介質件於其中進行自由運動；以及行進波基板，其係可動地配置於該基本結構，並包含複數時間刻度與波形開口，該等介質件經配置置入該波形開口與該等介質滑槽其中之一之中，當該行進波基板沿著該行進波軌道移動時，該等介質件受驅動而侷限於該等介質滑槽其中之一之中進行往復運動。
實施例2：如實施例1所述之行進波演示裝置，其中該基本結構還包含以下其中之一：背板；凹槽基板，其係選擇性的附加在該背板，並包含該等介質滑槽；以及刻度顯示面板，其包含該時間視窗以及與該等介質滑槽在位置上與數量上相互對應的該等x軸刻度，該時間視窗在位置上係對應於該等時間刻度其中之一。
實施例3：如實施例2所述之行進波演示裝置，其中該組軌道件還包含以下其中之一：上軌道板，其附加於該凹槽基板並包含展示波動方程式之符號區，該波動方程式包含垂直位置變量y、水平位置變量x、時間變量t、振幅常數A、波數k、角頻率ω、正弦函數以及餘弦函數其中之一的符號；下軌道板，其附加於該凹槽基板，該行進波軌道係形成於該上軌道板與該下軌道板之間；以及該刻度顯示面板係附加於該上軌道板與該下軌道板。
實施例4：如實施例3所述之行進波演示裝置，其中該波形開口具有高度與正弦波或餘弦波之波動形狀，並包含至少二個完整的波動形狀。
實施例5：如實施例4所述之行進波演示裝置，其中該等x軸刻度係表示該波動方程式中的該水平位置變量x，該等時間刻度係表示該波動方程式中的該時間變量t，該介質件在該介質滑槽中的當前位置係表示該波動方程式中的該垂直位置變量y，該波形開口的該高度係表示該波動方程式中的該振幅常數A，該波動形狀係表示該波動方程式中的該正弦函數或該餘弦函數。
實施例6：如實施例3所述之行進波演示裝置，其中該等x軸刻度與該等時間刻度係在位置上互相對應與關聯，並以角頻率作為單位的方式進行單位標記，以表示該波動方程式中包含的該波數k與該角頻率ω。
實施例7：如實施例1所述之行進波演示裝置，其中當該行進波基板沿著該行進波軌道進行水平滑動以模擬帶有波動傳播的行進波時，該等介質件侷限於該等凹槽中進行上下往復運動的結果，充分的展示該行進波具有的該介質是於原地振盪而不隨該波動傳播前進的物理現象。
實施例8：如實施例1所述之行進波演示裝置，其中該刻度顯示面板與該行進波基板係為透明元件，以利使用者觀察該等介質件之該自由運動，以及讀取進入該時間視窗的該等時間刻度。
實施例9：如實施例1所述之行進波演示裝置，其中該基本結構或該行進波基板還包含配置在邊緣處之尺規刻度，以提供使用者將該基本結構或該行進波基板作為直尺使用。
實施例10：如實施例1所述之行進波演示裝置，其中該基本結構與該行進波基板包含選自紙質材料、聚乙烯對苯二甲酸酯材料、高密度聚乙烯材料、聚氯乙烯材料、聚丙烯材料、聚碳酸脂材料、聚乳酸材料、金屬合金及其組合其中之一的材料。
本發明各實施例彼此之間可以任意組合或者替換，從而衍生更多之實施態樣，但皆不脫本發明所欲保護之範圍，本發明保護範圍之界定，悉以本發明申請專利範圍所記載者為準。
10:行進波演示裝置
100:基本結構
102:上軌道板
103:下軌道板
106:波動方程式
107:介質
108:組裝螺栓
110:第一移動方向
112:上軌道板通孔
113:下軌道板通孔
200:背板
212:上定位通孔
213:下定位通孔
300:凹槽基板
12:上通孔
313:下通孔
400:行進波基板
401:波形開口
500:刻度顯示面板
501:正面
512:上開孔
513:下開孔
Claims (9)
- 一種行進波演示裝置，其包含：一背板；一凹槽基板，其係選擇性的附加在該背板，並包含複數介質滑槽，每一該等介質滑槽係提供一介質件於其中進行自由運動；一上軌道板，其附加於該凹槽基板並包含展示一波動方程式之一符號區；一下軌道板，其附加於該凹槽基板，該上軌道板與該下軌道板之間形成一行進波軌道；一刻度顯示面板，其附加於該上軌道板與該下軌道板，並包含一時間視窗以及與該等介質滑槽在位置上與數量上相互對應的複數x軸刻度；以及一行進波基板，其係可動地配置於該行進波軌道以在該行進波軌道中移動，並包含複數時間刻度與一波形開口，該波形開口係與該等介質滑槽相交會，以提供該等介質件置入該波形開口與該等介質滑槽之交會處，當該行進波基板沿著該行進波軌道移動時，該等介質件受該波形開口之驅動而侷限於該等介質滑槽其中之一之中進行一往復運動，該時間視窗在位置上係對應於該等時間刻度其中之一。
- 如請求項1所述之行進波演示裝置，其中：該上軌道板，其還包含展示該波動方程式之該符號區，該波動方程式包含一垂直位置變量y、一水平位置變量x、一時間變量t、一振幅常數A、一波數k、一角頻率ω、一正弦函數以及一餘弦函數其中之一的 符號。
- 如請求項1所述之行進波演示裝置，其中該波形開口具有一高度與一正弦波或一餘弦波之一波動形狀，並包含至少二個完整的波動形狀。
- 如請求項3所述之行進波演示裝置，其中該等x軸刻度係表示該波動方程式中的該水平位置變量x，該等時間刻度係表示該波動方程式中的該時間變量t，該介質件在該介質滑槽中的當前位置係表示該波動方程式中的該垂直位置變量y，該波形開口的該高度係表示該波動方程式中的該振幅常數A，該波動形狀係表示該波動方程式中的該正弦函數或該餘弦函數。
- 如請求項2所述之行進波演示裝置，其中該等x軸刻度與該等時間刻度係在位置上互相對應與關聯，並以角頻率作為單位的方式進行單位標記，以表示該波動方程式中包含的該波數k與該角頻率ω。
- 如請求項1所述之行進波演示裝置，其中當該行進波基板沿著該行進波軌道進行水平滑動以模擬帶有一波動傳播的一行進波時，該等介質件侷限於該等介質滑槽中進行上下往復運動的結果，充分的展示該行進波具有的該介質是於原地振盪而不隨該波動傳播前進的物理現象。
- 如請求項1所述之行進波演示裝置，其中該刻度顯示面板與該行進波基板係為透明元件，以利使用者觀察該等介質件之該自由運動，以及讀取進入該時間視窗的該等時間刻度。
- 如請求項1所述之行進波演示裝置，其中該基本結構或該行進波基板還包含配置在邊緣處之尺規刻度，以提供使用者將該基本結構或該行進波基板作為直尺使用。
- 如請求項1所述之行進波演示裝置，其中該基本結構與該行進波基板包含選自一紙質材料、一聚乙烯對苯二甲酸酯材料、一高密度聚乙烯材料、一聚氯乙烯材料、一聚丙烯材料、一聚碳酸脂材料、一聚乳酸材料、一金屬合金及其組合其中之一的材料。
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- 2022-10-19 US US17/969,292 patent/US20240112600A1/en active Pending
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