[实用新型]二维驻波实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种物理二维驻波实验或演示的仪器。

背景技术

振动波的传播与叠加是物理学的重要内容，当两个或多个波在同一地点相遇时，质点的位移是各个波动的位移之和，这就是波的叠加。当两列波的相位差为π时，叠加的形式为驻波，其最大振幅处称为波腹，最小振幅处称为波节。如果两列波的振幅相等，则波节振幅为零。

当前的驻波演示实验仪有弦驻波、昆特管和气体火焰驻波管等形式，它们都是一维驻波的形式，一般采用马达或喇叭作振源，具有频率低、噪声大的特点，在低频段观察驻波现象要求实验仪器的尺度为一米五才可实现。

本新装置工作频率所用的波段填补了超声驻波法测声速和昆特管驻波法之间的空白实验波段。通过观察波节间距随频率变大而变小的关系，证明两者的大小成反比关系。该工作频率所对应的波段应称为可视波段。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种噪声低、频率高、结构简单的物理二维驻波实验或演示的仪器。

本二维驻波实验仪由音频信号发生器、蜂鸣片和高脚杯或固定在支架上的金属板构成，蜂鸣片固定在金属板或高脚杯上，蜂鸣片通过信号线与音频信号发生器连接。

本二维驻波实验仪所述的金属板可为多边形或圆形，其面积通常为200～2500cm²。最佳为边长15-30cm的正方形。

本二维驻波实验仪所述高脚杯杯口直径一般为5～12cm。

本二维驻波实验仪所述蜂鸣片的外径通常为2～5cm。

蜂鸣片最好粘贴固定在金属板下方或高脚杯靠杯口外壁。

本实用新型装置的特点是用高阻抗、功率输出信号源、蜂鸣片，不用谐振腔，噪声小、频率高。

附图说明

图1是本实用新型一种具体实施方式的结构示意图，也称为细沙二维驻波装置图。

图2是本实用新型另一种具体实施方式的结构示意图，也称为水驻波装置图。

具体实施方式

如图1所示，本二维驻波实验仪由音频信号发生器1、蜂鸣片2和固定在支架上的金属板3构成。正方形金属板的一角固定在支架上作为支撑点，边界简单，利于振动和波的反射。高阻抗、功率输出的音频信号发生器1通过信号线与蜂鸣片2相连，蜂鸣片2粘贴固定在金属板3下方并使金属板3随其一起振动，波动在金属板的边界处反射并有半波损失，使驱动波和反射波形成π的相位差，通过调节信号源频率，在某些特定的频率会形成稳定的二维驻波。金属板上洒些细沙，板上波腹的振动使得细沙汇集在波节处，从而观察到有规律的二维驻波图案。该装置的工作频率为1KHz～10KHz，其特点是噪声小、频率高，在20×20cm²的板上能观察到十个波节。通过测量波节距离L计算出波长λ＝2L，求出波速v＝λf，f为频率，可求出波速与声速相等，证明该表面波以声速传播。在1KHz～10KHz的工作频率范围内可调节出二十个二维驻波，频率低时波节条纹疏，频率高时，波节条纹密，波速恒定。

在图2中，本实用新型二维驻波实验仪由音频信号发生器1、蜂鸣片2和高脚杯4构成。音频信号发生器1通过信号线与蜂鸣片2相连，蜂鸣片2粘贴固定在高脚杯4的外壁上。在高脚杯中装入水，并调节音频信号源的频率通过蜂鸣片使高脚杯中的水振动，能得出两个使共振频率，共振时形成驻波，波腹处水花四溅。