一种水面驻波演示仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于驻波实验演示仪技术领域，特别涉及一种水面驻波演示仪。
【背景技术】
[0002]波在介质中传播时，其波形不断向前推进，称为行波。频率和振幅相同，振动方向一致，传播方向相反的两列波叠加后形成的波形并不向前推进，称为驻波。常见的一维驻波多表现在弦线上，其形成的边条件为弦长等于半波长的整数倍。常见的二维驻波是通过在四周固定的薄板上撒细沙来表现的，其形成的图形又称为克拉尼图形。
[0003]驻波技术使学生产生极大的好奇心，增加对物理科学的研究兴趣。但是目前采用的驻波实验演示仪在教学实验中有许多不便之处，大部分展示二维驻波(即克拉尼图形)的方式是通过细砂随矩形板的振动而获得不同的驻波模式，受到仪器本身的限制，该演示的特点是只能看到波节处，而很难清晰地演示并观测到驻波的波形和波腹，难以应用在拓展与研究实验方面。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术不足，本实用新型提供了一种水面驻波演示仪。
[0005]—种水面驻波演不仪，其信号发生器5的输出接口与功率放大器6的输入接口相连，功率放大器6的输出接口与喇叭3的输入接口相连，喇叭3设在仪器架4上的固定卡槽内，支撑架2设在喇叭3的正上方，金属模具I固定在支撑架2上方，所述金属模具I上制有样品池。
[0006]所述样品池为环形平底单凹槽、环形平底多凹槽、圆形平底凹槽或圆锥形凹槽。
[0007]所述样品池的内表面涂有疏水性涂层，所述疏水性涂层优选为聚四氟乙烯。
[0008]所述金属模具I的材质选用坚硬的金属，包括布朗硬度指数为150-220HB的铁铝合金。
[0009]本实用新型的有益效果为:
[0010]波尔在解释氢原子光谱时提出的量子化条件非常突兀，无理论基础予以支持。德布罗意在提出物质波时，就用与这类似的一维环形驻波导出的波尔量子化条件，成功解决该问题。本实用新型提出的一种水面驻波演示仪所演示出的一维环形驻波与德布罗意物质波在物理形式上不同，在数学形式上相同，故可以类比演示出微观世界中所不能被人肉眼所见的物质波的形式。本实用新型提出的一种水面驻波演示仪分别实现了一维环形驻波和水面克拉尼图形的演示，不仅能体现驻波的波节，还能观测到驻波的波形和波腹；同时该实验演示仪能通过其振动频率的改变得到具有不同表面张力系数的溶液的驻波数，从而进一步探究表面张力系数和波速的关系。
[0011]本实用新型设计新颖，结构简单，所需费用低，且可以便利地进行操作，可根据改变其频率及振幅值，获得不同条件下的稳定的驻波，动感强烈，演示效果直观、明显，方便操作，可控性强。从实用角度看，本实用新型可引入高中、大学实验室，具有相当大的市场潜力。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型一种水面驻波演示仪示意图；
[0013]图2为环形平底双凹槽样品池；
[0014]图3为环形平底单凹槽样品池；
[0015]图4为环形平底单凹槽样品池的一维环形驻波演示现象；
[0016]图5为环形平底双凹槽样品池的一维环形驻波演示现象；
[0017]图6为环形平底三凹槽样品池的一维环形驻波演示现象；
[0018]图7为圆形平底凹槽样品池的克拉尼图形演示现象。
[0019]标号说明:1-金属模具，2-支撑架，3-喇机，4_仪器架，5-信号发生器，6-功率放大器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
[0021 ]如图1所不一种水面驻波演不仪，将信号发生器5的输出接口与功率放大器6的输入接口相连，功率放大器6的输出接口与喇叭3的输入接口相连，将喇叭3卡在制作好的仪器架4上的固定卡槽内；支撑架2由底板、两个矩形滑片和一个长条轨道组成，轨道通过螺丝固定于底板上，两个矩形滑片设置在长条轨道两端，且其中一侧滑片可在轨道上移动并用蝶形螺丝固定;将支撑架2设在喇叭3的正上方，通过振动传递喇叭3所产生的波;金属模具I为直径15cm*高4cm的圆柱形，其材质选用较坚硬的金属，如布朗硬度指数为150-220HB的铁铝合金，可以提高试验数据的精确性;根据演示需要，金属模具I上制有样品池，所述样品池为环形平底单凹槽(图3、4)、环形平底多凹槽(图2、5)或圆形平底凹槽(图7)，样品池的内表面涂层采用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有耐腐蚀、无毒害、老化寿命长、在固体材料中具有最小的表面张力，不粘附任何物质等特点，涂在金属模具I表面起疏水作用;然后将定制好的金属模具I的表面涂以具有疏水性质的聚四氟乙烯，卡接在支撑架2上方。
[0022]通过开启信号发生器5产生具有特定频率的正弦信号，再经过功率放大器6调节幅值使信号得以放大，同时使喇叭3的音圈产生振动，带动支撑架2上的金属模具I产生振动，将加入染色剂的液体加入样品池中，通过调节信号发生器5的频率与功率放大器6的幅值，寻找最明显的现象，即形成稳定驻波，进行演示与观察；同时可以记录所得驻波的个数，波长等信息，经过数据定量分析。样品池采用圆形平底凹槽，加入液体后即可演示二维平面的克拉尼图形。
[0023]如图4所示为环形平底单凹槽样品池演示的一维环形驻波演示现象，其中样品池为直径1cm的单环，槽宽0.5cm，槽深lcm，槽底为平面;如图5所示为环形平底双凹槽样品池演示的一维环形驻波演示现象，其中样品池为直径分别为4cm及8cm的同心双环，槽宽
0.5cm，槽深lcm，槽底为平面;如图6所示为环形平底三凹槽样品池演示的一维环形驻波演示现象;如图7所示为圆形平底凹槽样品池演示的克拉尼图形演示现象。
【主权项】
1.一种水面驻波演不仪，其特征在于，信号发生器(5)的输出接口与功率放大器(6)的输入接口相连，功率放大器(6)的输出接口与喇叭(3)的输入接口相连，喇叭(3)设在仪器架(4)上的固定卡槽内，支撑架(2)设在喇叭(3)的正上方，金属模具(I)固定在支撑架(2)上方，所述金属模具(I)上制有样品池。2.根据权利要求1所述一种水面驻波演示仪，其特征在于，所述样品池为环形平底单凹槽、环形平底多凹槽、圆形平底凹槽或圆锥形凹槽。3.根据权利要求1所述一种水面驻波演示仪，其特征在于，所述样品池的内表面涂有疏水性涂层。4.根据权利要求3所述一种水面驻波演示仪，其特征在于，所述样品池的内表面涂有聚四氟乙烯。5.根据权利要求1所述一种水面驻波演示仪，其特征在于，所述金属模具(I)的材质选用坚硬的金属;所述坚硬的金属包括布朗硬度指数为150-220HB的铁铝合金。
【专利摘要】本实用新型涉及一种水面驻波演示仪，其信号发生器的输出接口与功率放大器的输入接口相连，功率放大器的输出接口与喇叭的输入接口相连，喇叭设在仪器架上的固定卡槽内，支撑架设在喇叭的正上方，金属模具固定在支撑架上方，金属模具上制有样品池，样品池的内表面涂有聚四氟乙烯。本实用新型提出的一种水面驻波演示仪分别实现了一维环形驻波和水面克拉尼图形的演示，不仅能体现驻波的波节，还能观测到驻波的波形和波腹；同时该实验演示仪能通过其振动频率的改变得到具有不同表面张力系数的溶液的驻波数，从而进一步探究表面张力系数和波速的关系。本实用新型设计新颖，结构简单，所需费用低，动感强烈，演示效果直观、明显，方便操作，可控性强。
【IPC分类】G09B23/06
【公开号】CN205354472
【申请号】CN201620095232
【发明人】盛毅, 李春燕, 徐浩成, 李慧媛, 王辰
【申请人】中国农业大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月29日