波动投影仪制造技术

波动投影仪是放在幻灯机上，演示机械波的一种教具，可帮助学生建立和理解波的概念，解决物理教学的难点。本投影仪是根据螺旋线绕轴匀速旋转的投影是波动的原理制成的，波速可大可小，波长可长可短，波速方向可以改变。投影仪由遮光板、支杆、螺旋系统和动力箱组成，可演示振动与波的关系、波的传播过程、波峰与波谷、相同质点与反相同质点、波的方向与质点振动的关系等。验证Ｖ＝ｆλ，应用于整个波动学过程。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属教学仪器，确切地说是放在投影幻灯上演示机械波的一种教学软件。传统的手摇式“波动演示器”各质点是独立的，给学生建立个不完整的物理模型、且所演示的波速和波的传播方向是单一的，波速不匀，体积大，无法在波的图象上表示坐标。本技术克服上述仪器缺点，用螺旋线投影提供，适合教学的简谐波。特别有利于解决波与振动关系的难点，所演示的波长、波速可调；可改变波的方向，制造工艺简单、成本低。以下进一步结合附图说明本技术的原理及实施，附图1是整体结构图；附图2是三维坐标原理图；附图3是电源部分及控制线路图。原理质点的匀速圆周运动在平行于平面内的投影是简谐振动，由连续质点组成的螺旋线，在平行于轴平面内的投影是正弦曲线。当螺旋线绕轴转动时，各质点的投影都是简谐振动，质点投影的分布则是正弦波的运动。如图2；设螺旋线上有任一质点P，其转动圆心是O，开始时在如图位置，经时间t绕X轴以角速度？匀速转到Q点。螺旋线参数方程X＝KtY＝AcoswtZ＝Asint取t＝T；X＝λX＝Ktλ＝KTK＝ (λ)/(T)代入原式X＝ (λ)/(T) tt＝0时y＝ACOSθ (2π)/(λ) X其中θ＝∠PO′y′＝ (2π)/(T) t＝ (2π)/(λ) Xt＝t时ωt＝∠PO′Q＝∠PO′y′－∠QO′y′θ＝QO′y′＝∠PO′y′－ωt＝ (2π)/(λ) X－ωty＝ACOSθ＝ACOS( (2π)/(λ) X－ωt)＝ACOS(ωt－ (2π)/(λ) X)＝ACOS2π( (t)/(T) － (X)/(λ) )波速V＝K＝fλ波长λ＝螺距结构如附图1，动力箱(1)内装有电源、小电动机和变速箱(图中未画出)。轴连器(2)把变速箱低速轴和螺旋轴(5)连在一起，遮光板(3)即是底座，又挡住不必要的光线让幻灯机的光线只由矩形通光窗口(4)通过。螺旋轴(5)和纵轴杆(6)分别安放在通光窗口正中间，垂直不相交。纵轴杆(6)固定在遮光板(3)的边上，其在屏上的投影是简谐波的纵轴。螺旋轴(5)在变速箱的带动下匀速转动，固定在螺丝轴5上的螺旋线(8)也随之匀速转动，在屏上就得到一个匀速向前传播的简谐波的运动图象，为使成像清晰，螺旋线(8)的半径4－8毫米，螺旋轴(5)和纵轴杆(6)的间距落大于螺旋线。(8)的半径，以免螺旋线(8)与纵轴杆(6)相碰。螺旋轴(5)在屏上的投影为横坐标轴(X轴)，在螺旋轴(5)螺距的四分之一或二分之一处套一个橡皮小圆环(7)，投影到屏上为横轴分度点。幻灯机要把螺旋形状放大数十倍，螺旋线略有偏差，投影的图象会有明显的失真，故要求螺旋线要足够精确，误差小于1％。因投影得到简谐波的波长等于螺旋线的螺距，演示不同波长的简谐波时要换用不同的螺旋线。为便于更换，螺旋线(8)紧绕在螺旋轴(5)上，并与橡皮小圆环(7)组成螺旋系统，每部投影仪需配备不同螺距的螺旋系统若干个，轴联器(2)与螺旋轴(5)插接、演示不同波长的简谐波时，更换不同螺旋系统，以防螺旋变形，立片(11)是轴承支架，球形轴承与轴配合较松，以利于取、放螺旋系统，螺旋轴(5)的尾部(9)留10毫米，以便于观察某一时刻图象的确定相位，整个装置有两个平行的支杆(12)紧固在一起。动力箱中小电动机可用小型直流玩具电机。变速箱可用航模或电动玩具中的变速箱，电动机和变速箱的安装及传动可参照，航模或电动玩具执行。动力箱中的电源部分如附图3，K1是电源开关，K1是换向开关，W是调速电位器，电路由市电供电，市电经变压器降压和二极管整流后供给调速电路，改变W触头位置，使BG1基极得到不同的电压从而改变通入小电动机中的电流，控制了电机转速的大小，改变了屏上简谐波波速的大小。K2是双刀双掷开关改变R2的位置，改变了电机两端电压极性，改变了电机转向，改变了屏上简谐波的传播方向。K1、W选带开关的此位置；K2选钮子开关，BG1和BG2也可选其它型号的中功率三极管，但必须一个PNP型。另一个PNP型。K1、K2安装在面板子，其它元件全部安装在一块印刷电路板上，为使用直流电源，可在整流后的正、负两端分别引出两个接线柱。在螺旋线(8)上，粘一个或若干个彩色透明小颗粒，做为波中突出的质点，粘一个时用于演示“质点并不随波迁移”。粘多个时，用于演示“同相质点或反相质点”。这些小颗粒应能任意粘上或取下。波动投影仪可演示的实验1、振动和波动的关系。2、横波的传播过程。3、观察波峰与波谷。4、波的传播方向与质点振动方向关系。5、同相质点与反相质点。6、验证V＝fλ。权利要求1.一种波动投影仪，其特征是由遮光板(3)、支杆(12)、动力箱(1)和螺旋线系统组成。2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征是遮光板(3)右侧开有矩形通光窗口(4)，通光窗口(4)正中间按有可转动的螺旋线；遮光板(3)左侧安有动力箱，整个装置由支杆(12)联成一体。3.根据权利要求1、2所述的投影仪，其特征是螺旋系统由螺旋线(8)，螺旋轴(5)，分度点，小橡皮圆环(7)和透明粘性小质点组成，每个投影仪应配备若干个不同螺距的螺旋系统。4.根据权利要求1、2所述的投影仪，其特征是动力箱由电源部分、小电动机和变速箱组成。5.根据权利要求1、2所述的投影仪，其特征是遮光板(3)、动力箱(1)的外壳用薄金属板制成，支杆(12)用4－6毫米(直径)钢筋制成，螺旋轴用2－3毫米钢丝制成，螺旋线(8)用0.5－1.5毫米钢丝制成。专利摘要波动投影仪是放在幻灯机上，演示机械波的一种教具，可帮助学生建立和理解波的概念，解决物理教学的难点。本投影仪是根据螺旋线绕轴匀速旋转的投影是波动的原理制成的，波速可大可小，波长可长可短，波速方向可以改变。投影仪由遮光板、支杆、螺旋系统和动力箱组成，可演示振动与波的关系、波的传播过程、波峰与波谷、相同质点与反相同质点、波的方向与质点振动的关系等。验证V＝fλ，应用于整个波动学过程。文档编号G09B23/00GK2081555SQ9021683公开日1991年7月24日 申请日期1990年7月23日 优先权日1990年7月23日专利技术者汪明堂 申请人:汪明堂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波动投影仪，其特征是：由遮光板（３）、支杆（１２）、动力箱（１２）和螺旋线系统组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪明堂，
申请(专利权)人：汪明堂，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]