水波实验演示仪制造技术

技术领域：高中物理实验仪器的制作。解决的技术问题：解决原来“发波水槽”的仪器存在的三个主要技术问题：一是其波源是用振动杆直击水面，在水面形成的波纹难以调节得到好的效果；二是它提供的频闪器要想调节在某预定的闪频是难以办到的；三是该仪器不成整体，仅给出振源、频闪器、水槽等几个部件。技术方案的要点：１．波频范围：１５Ｈｚ～６０Ｈｚ；２．闪频范围：１５Ｈｚ～６０Ｈｚ；３．波幅：能在整个波频范围内激起适当幅度的波动，使显示屏出现清晰的图样。４．投影光源：６Ｖ、１５Ｗ卤钨灯５、显示屏尺寸：３２０×２８０毫米。四、主要用途：用于高中物理实验教学，演示七种水波实验现象。

【技术实现步骤摘要】

用于高中物理实验教学，演示以下水波实验现象①波的传播；②波的波长与频率的关系；③波的反射；④波的衍射；⑤波的折射；⑥波的干涉；⑦多普勒效应。
技术介绍
1992年前的全国教学仪器目录(中学部分)的编号为J2208，定名为“发波水槽”的仪器，存在的问题主要有三个一是其波源是用振动杆直击水面，在水面形成的波纹难以调节得到好的效果；二是它提供的频闪器是采用一直流玩具电动机带动光闸，通过调节串联于电路的滑动变阻器来调节闪频频率，这样要想调节在某一预定的闪频(例如保持与波频同一频率)是难以办到的；三是该仪器不成整体，仅给出振源、频闪器、水槽等几个部件，还需要自备投影器、低压电源、滑动变阴器、支架等安装起来才能使用。由于仪器无提供任何安装连接的部件，因而安装操作非常困难。教师课前准备花去很长时间也很难得到好的结果。这个水波实验演示仪正是为解决上述三个问题而研制的。
技术实现思路
这里仅着重说明本仪器最具特色的气动波源和三种光源获得的方法。图3中的E是与光源变换杆连成一体的，放在机箱内的滑板，光源变换杆仅是它露出机箱外的一端，其中部有一凹口，凹口两侧各横向平移。其中居中的定位，是B、C两光闸均不在卤钨灯A和机箱上盖的透光孔之间(卤钨灯固定在机箱上盖且正对它的透光孔)，这时卤钨灯光线通过透光孔直接投射在水槽上，没有遇到任何遮挡，所以得到的是“恒定光源”(见图3)；如果把光源变换杆向右拉出使滑板定位在右边，这时光闸B正好的卤钨灯和透光孔之间(见图4)，当光闸B的某一缺口经过卤钨灯和透光孔的同时，另一个缺口正好经过固定一个直流电动机(选用小型录音机上用的电动机)，每个电动机转轴上分别装上带有两个对称缺口的圆片光闸B和C。D是光电门，它的红外发射管和红外接收管分居在光闸B上下两侧。这样当光闸B的缺口每经过一次光电门时，红外接收管就发出一个脉冲信号，经功率放大电路放大后驱动电动气泵(类似于水族箱加氧泵)产生一脉冲气流，当电动机B连续不停转动时就使气泵持续有脉动气流产生，用软管引至波源喷管，脉动气流喷在水面上即形成水波。因此波频调节实际上是调节带光闸B的电动机的转速，波幅调节实际上是调节功率放大器的输入讯号的大小。滑板可沿机箱内带有三个定位弹珠的轨道光电门，这样就使得气泵每产生一个脉冲气流的同时也有一下闪光投射到水槽上，因此闪频能严格地跟踪与波频相等，这就是“同步频闪光源”；如果把光源变换杆向左推入机箱，使滑片定位在左边，这时光闸C正好在卤钨灯和透光孔之间(见图5)，光源由闪频调节旋钮控制带动光闸C的电动机转速来决定，而波频仍由波频调节钮控制带动光闸B的电动机转速决定，即闪频和波频可分别独立调节。当波频选定在某频率时，可调节闪频大于、等于或小于波频，从而得到“异步频闪光源”。表1水波实验演示仪器件名称(对图2的说明) 性能指标1、波频范围15Hz～60Hz；2、闪频范围15Hz～60Hz；3、波幅能在整个波频范围内激起适当幅度的波动，使显示屏出现清晰的图样。4、投影光源6V、15W卤钨灯；5、显示屏尺寸320×280毫米。附图说明“图1是外形图”；“图2是仪器结构图”；“图3是得到‘恒定光源’图”；“图4是得到闪频能自动跟踪跟波频相等的‘同步频闪光源’图”；“图5是闪频独立调节，可得到大于或小于波频的‘异步频闪光源’图”；“图6是部分图样照片效果图”。具体实施例方式(1)演示波的传播及波长与波频的关系。演示波的传播使用单波源喷管和异步频闪光源投影；演示波长与波频的关系用单波源喷管和同步频闪光源投影，容易比较波长大小。(2)演示波的反射。使用单波源喷管和异步频闪光源，并使闪频低于波频，把一块长挡板插入挡板座上，一起放在水槽里，置于波源的前方，调节波幅调节旋钮使波幅稍大，即可看到经挡板反射后反向传播的波纹。(3)演示波的衍射。使用单波源喷管，用异步频闪光源或同步频闪光源。把两块长挡板一字形插入挡板座，使两板间留出的孔正对波源放在水槽里。调节两挡板间距可得不同宽度的孔。演示可分两种情况进行一种是使波固定于某一频率，而用不同宽度的孔；另一种则是固定孔的大小，而使用不同的波频。(4)演示波的折射。使用单波源喷管或直线波源喷管，采用同步频闪光源，把透明长方体放在水槽中紧贴槽底，置于波源前方，使透明长方体的上面仅有尽可能薄的一层水而成为浅水区，可见浅水区的波长较短，即浅水区的波速较小。(5)演示波的干涉。使双波源喷管，先用恒定光源投影，用彩色笔把图样中的亮线(即振动加强线)描记在屏上(可记下其中几条)；然后用同步频闪光源投影，可见每两个亮圈的交点必在记下的线上；再用异步频闪光源投影，可见每两亮圈交点必在记下的线上移动。(6)演示多普勒效应。使用同步频闪光源投影，手持单波源喷管，使喷嘴正对水面并离水面3～5毫米，先停留一下再让喷管紧挨槽边平行于水面移动，即可看到前方的波长变短，后方的波长变大。效果部分图样照片示于图6。权利要求1.技术特征(1)采用气动波源。波频、波幅易于调节。(2)具有以下三种投影光源。①恒定电源；②闪频能自动跟踪跟波频相等的“同步频闪光源”；③闪频独立调节，可得到大于或小于波频的“异步频闪光源”；(3)水波图样由平面镜反射到竖直放置的毛玻璃上显示出来。图样清晰，可见度大，并可在其上对图样作记录。(4)采用一体化结构，使用方便，操作简易。全文摘要
高中物理实验仪器的制作。解决的技术问题解决原来“发波水槽”的仪器存在的三个主要技术问题一是其波源是用振动杆直击水面，在水面形成的波纹难以调节得到好的效果；二是它提供的频闪器要想调节在某预定的闪频是难以办到的；三是该仪器不成整体，仅给出振源、频闪器、水槽等几个部件。技术方案的要点1.波频范围15Hz～60Hz；2.闪频范围15Hz～60Hz；3.波幅能在整个波频范围内激起适当幅度的波动，使显示屏出现清晰的图样。4.投影光源6V、15W卤钨灯5、显示屏尺寸320×280毫米。四、主要用途用于高中物理实验教学，演示七种水波实验现象。文档编号G09B23/00GK101025868SQ20041003448公开日2007年8月29日 申请日期2004年4月14日 优先权日2004年4月14日专利技术者魏国 申请人:魏国本文档来自技高网...

【技术保护点】
技术特征：（１）采用气动波源。波频、波幅易于调节。（２）具有以下三种投影光源。①恒定电源；②闪频能自动跟踪跟波频相等的“同步频闪光源”；③闪频独立调节，可得到大于或小于波频的“异步频闪光源”； （３）水波图样由平面镜反射到竖直放置的毛玻璃上显示出来。图样清晰，可见度大，并可在其上对图样作记录。（４）采用一体化结构，使用方便，操作简易。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国，
申请(专利权)人：魏国，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]