[实用新型]一种新型横波特征演示仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学实验设备领域，具体涉及一种新型横波特征演示仪器。

背景技术

目前学校实验室采用通过手摇模拟横波演示仪器来演示波峰、波谷、波长，将波峰、波谷、波长打印在一张条形的横幅上，通过横幅的横向位移来代表波的传播过程；现在实验室还有水波干涉演示仪器，水波干涉演示仪器通过电磁振荡激发水波，主要用于说明水波的干涉和衍射，重要的是电磁振荡激发的水波不能被认定为简谐波。在物理领域，机械振动产生的波通过声波的形式来传递，可是声波是纵波，纵波无法通过简单的实验设备进行系统的观察和分析。目前的实验演示设备和试验方法不能准确反映出横波的产生以及传播，对波的干涉、衍射以及多普勒效应等波动特性也无法进行直观的展示和分析；此外，目前的实验设备均为固定安装的结构，不便于携带，设备上的一些细密部件不能得到良好的收纳保管，设备容易受到损坏，设备的使用寿命不长且实验的准确性也无法得到保障。因此在这方面存在亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型公开了一种新型横波特征演示仪器，旨在提供一种便于携带和收纳，实验准确度高，能够提供简谐振动并产生可视的简谐横波展示横波的波峰、波谷、测量波长，还能够提供横波的传播、干涉、衍射、多普勒效应等波的特性展示的横波演示仪。

本实用新型采用的技术方案是：

一种新型横波特征演示仪器，包括演示台、门形架、振子系统、小车。

具体地说，门形架包括横梁和横梁两端的两根立柱，门形架通过两根立柱连接到演示台。门形架用于固定振子系统。

进一步，门形架的两根立柱上设有位置对应的竖直凹槽；振子系统包括连接到横梁的弹簧，连接到弹簧下端的横杆，连接到横杆的简谐架和连接到简谐架上的重力球。

进一步，横杆的两端与凹槽配合且横杆在凹槽内竖直位移，重力球上开有穿过球心的通孔且重力球套在简谐架上。

振子系统通过弹簧的振动带动下方的横杆和简谐架振动，通过横杆与凹槽的配合，使振子系统在凹槽的导向下沿直线往复运动，简谐振动更为标准。通过更改弹簧的参数可以调节简谐振动的相应参数。

小车位于振子系统的下方，且小车上设置有水槽，水槽内盛水且水槽位于简谐架的下方。

水槽内盛水用于产生水波，当简谐架振动到水槽内与水面碰撞时使水面产生横波，该横波能够体现振子系统的振动频率；且振子系统的振幅会影响简谐架与水面的碰撞力度，从而影响水波的振幅。

进一步，所述的演示台的侧面对应设置有卡轨，卡轨在演示台上表面设有开口，且卡轨内设有卡接块。

进一步，所述的门形架两根立柱的对应位置设有卡槽，立柱的下端设有卡槽的开口；卡槽从演示台上表面的卡轨开口进入与卡轨配合固定，卡轨与卡槽配合实现对门形架顶部横梁高度的调整。

通过调整门形架上横梁的高度，门形架可以适应不同振幅的振子系统，使兼容性好。

进一步，所述的演示台中空且至少有一个侧面为敞口，演示台内侧壁上设置有置物层。置物层作为收纳演示台上的小车、振子系统和门形架使用，可以保护小车、振子系统及门形架，避免其受到外力损坏，延长其使用寿命；同时小车和水槽在置物层上可以倒置，将水槽内的水逐渐排除，使设备保持干燥整洁；并且将演示台上的小车、振子系统及门形架收纳之后便于整套仪器的收纳摆放。

进一步，所述的弹簧数量为大于等于一，弹簧在通常情况下数量为偶数，当弹簧的数量大于一时，弹簧在横杆上中心对称布置。

进一步，所述的横杆数量为二，一根横杆连接到简谐架的上部，另一根横杆连接到简谐架的下部，两根横杆使简谐架在竖直方向上位移。

进一步，所述的水槽由透明材料制成，且水槽靠近门形架的立柱的侧面设置有长度标尺。水槽一般由透明塑料或者玻璃等材料制成制成，便于通过水槽的侧面观察水波的波形和传播动态；长度标尺可以直接测量水波的波长、幅度参数，还可以帮助计算得出波速。

进一步，所述的水槽的内侧面设有消波层。

消波层一般由海绵材料制成，消波层位于水波前进方向，将前进方向的水波吸收，不产生反射波。

进一步，所述的简谐架为T形架，T形架垂直杆穿过横杆，水平杆置于垂直杆的下端。T形架的下端在振动时与水面碰撞产生水波。

进一步，所述的横梁上有导向孔，简谐架的上端从导向孔中穿出，导向孔与简谐架配合使简谐架在导向孔的轴向运动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型结构简单，实现容易，操作方便。