專利名稱：二維駐波實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理二維駐波實(shí)驗(yàn)或演示的儀器。
背景技術(shù)：
振動(dòng)波的傳播與疊加是物理學(xué)的重要內(nèi)容，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)波在同一地點(diǎn)相 遇時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移是各個(gè)波動(dòng)的位移之和，這就是波的疊加。當(dāng)兩列波的相位 差為7I時(shí)，疊加的形式為駐波，其最大振幅處稱為波腹，最小振幅處稱為波節(jié)。 如果兩列波的振幅相等，則波節(jié)振幅為零。
當(dāng)前的駐波演示實(shí)驗(yàn)儀有弦駐波、昆特管和氣體火焰駐波管等形式，它們 都是一維駐波的形式， 一般采用馬達(dá)或喇叭作振源，具有頻率低、噪聲大的特 點(diǎn)，在低頻段觀察駐波現(xiàn)象要求實(shí)驗(yàn)儀器的尺度為一米五才可實(shí)現(xiàn)。
本新裝置工作頻率所用的波段填補(bǔ)了超聲駐波法測(cè)聲速和昆特管駐波法之 間的空白實(shí)驗(yàn)波段。通過(guò)觀察波節(jié)間距隨頻率變大而變小的關(guān)系，證明兩者的 大小成反比關(guān)系。該工作頻率所對(duì)應(yīng)的波段應(yīng)稱為可視波段。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種噪聲低、頻率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的物理二維駐波 實(shí)驗(yàn)或演示的儀器。
本二維駐波實(shí)驗(yàn)儀由音頻信號(hào)發(fā)生器、蜂鳴片和高腳杯或固定在支架上的 金屬板構(gòu)成，蜂鳴片固定在金屬板或高腳杯上，蜂鳴片通過(guò)信號(hào)線與音頻信號(hào) 發(fā)生器連接。
本二維駐波實(shí)驗(yàn)儀所述的金屬板可為多邊形或圓形，其面積通常為
200~2500cm2。最佳為邊長(zhǎng)15-30cm的正方形。
本二維駐波實(shí)驗(yàn)儀所述高腳杯杯口直徑一般為5 12 cm。 本二維駐波實(shí)驗(yàn)儀所述蜂鳴片的外徑通常為2~5cm。 蜂鳴片最好粘貼固定在金屬板下方或高腳杯靠杯口外壁。 本實(shí)用新型裝置的特點(diǎn)是用高阻抗、功率輸出信號(hào)源、蜂鳴片，不用諧振
腔，噪聲小、頻率高。

圖1是本實(shí)用新型一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，也稱為細(xì)沙二維駐波
裝置圖。
圖2是本實(shí)用新型另一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，也稱為水駐波裝置圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本二維駐波實(shí)驗(yàn)儀由音頻信號(hào)發(fā)生器l、蜂鳴片2和固定在支 架上的金屬板3構(gòu)成。正方形金屬板的一角固定在支架上作為支撐點(diǎn)，邊界簡(jiǎn)單， 利于振動(dòng)和波的反射。高阻抗、功率輸出的音頻信號(hào)發(fā)生器1通過(guò)信號(hào)線與蜂 鳴片2相連，蜂鳴片2粘貼固定在金屬板3下方并使金屬板3隨其一起振動(dòng)，波動(dòng)
在金屬板的邊界處反射并有半波損失，使驅(qū)動(dòng)波和反射波形成7U的相位差，通過(guò)
調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率，在某些特定的頻率會(huì)形成穩(wěn)定的二維駐波。金屬板上灑些細(xì) 沙，板上波腹的振動(dòng)使得細(xì)沙匯集在波節(jié)處，從而觀察到有規(guī)律的二維駐波圖 案。該裝置的工作頻率為lKHz 10KHz，其特點(diǎn)是噪聲小、頻率高，在20X20cm2 的板上能觀察到十個(gè)波節(jié)。通過(guò)測(cè)量波節(jié)距離丄計(jì)算出波長(zhǎng)A二2L，求出波速v =/1/,/為頻率，可求出波速與聲速相等，證明該表面波以聲速傳播。在lKHz lOKHz的工作頻率范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)出二十個(gè)二維駐波，頻率低時(shí)波節(jié)條紋疏，頻 率高時(shí)，波節(jié)條紋密，波速恒定。
在圖2中，本實(shí)用新型二維駐波實(shí)驗(yàn)儀由音頻信號(hào)發(fā)生器l、蜂鳴片2和高 腳杯4構(gòu)成。音頻信號(hào)發(fā)生器1通過(guò)信號(hào)線與蜂鳴片2相連，蜂鳴片2粘貼固定 在高腳杯4的外壁上。在高腳杯中裝入水，并調(diào)節(jié)音頻信號(hào)源的頻率通過(guò)蜂鳴片 使高腳杯中的水振動(dòng)，能得出兩個(gè)使共振頻率，共振時(shí)形成駐波，波腹處水花 四濺。
權(quán)利要求1.一種二維駐波實(shí)驗(yàn)儀，其特征是該二維駐波實(shí)驗(yàn)儀由音頻信號(hào)發(fā)生器、蜂鳴片和高腳杯或固定在支架上的金屬板構(gòu)成，蜂鳴片固定在金屬板或高腳杯上，蜂鳴片通過(guò)信號(hào)線與音頻信號(hào)發(fā)生器連接。
2. —種如權(quán)利要求1所述的二維駐波實(shí)驗(yàn)儀，其特征是所述金屬板為多邊形或圓形，其面積為200~2500cm2。
3. —種如權(quán)利要求l所述的二維駐波實(shí)驗(yàn)儀，其特征是所述高腳杯杯口直徑為 5~12 cm。
4. 一種如利權(quán)要求1-3之一所述的二維駐波實(shí)驗(yàn)儀，其特征是所述蜂鳴片的外 徑為2~5cm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種物理二維駐波實(shí)驗(yàn)或演示的儀器。本二維駐波實(shí)驗(yàn)儀由音頻信號(hào)發(fā)生器、蜂鳴片和高腳杯或固定在支架上的金屬板構(gòu)成，蜂鳴片固定在金屬板或高腳杯上，蜂鳴片通過(guò)信號(hào)線與音頻信號(hào)發(fā)生器連接。本實(shí)用新型特點(diǎn)是噪聲低、頻率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。實(shí)施方式一蜂鳴片固定在金屬板下方并使金屬板隨其一起振動(dòng)，板上灑些細(xì)沙，可觀察到有規(guī)律的二維駐波圖案。在1KHz～10KHz的工作頻率范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)出二十個(gè)二維駐波，頻率低時(shí)波節(jié)條紋疏，頻率高時(shí)，波節(jié)條紋密，波速恒定。實(shí)施方式二把蜂鳴片粘在裝了水的高腳杯上，調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率通過(guò)蜂鳴片使高腳杯中的水振動(dòng)，得出兩個(gè)共振頻率，共振時(shí)形成駐波，波腹處水花四濺。
文檔編號(hào)G09B23/06GK201345179SQ20092005178
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者廖德駒, 鋼 王, 趙艷娥, 陸夏蓮 申請(qǐng)人:中山大學(xué)