激光示波式声波演示装置的制作方法

本发明涉及声波振动演示仪器，尤其涉及一种示波式声波演示装置，属于教学仪器技术领域。

背景技术：

在物理教学中，讲解声波振动规律主要是通过老师的逐点作图法来进行描述，其次是通过机械振子模具进行模拟，三是依靠教学示波器进行显示，四是通过电脑和投影机进行仿真，前两种方法存在内容抽象和枯燥无味的缺陷，第三种方法由于示波器屏幕较小，后排学生不易观看，第四种方法成本较高，操作麻烦，需要用到电脑和投影机，由于没有相关发声实物的直接参与，容易给学生造成人工作秀的感觉，直观性仍然不强。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、造价不高、便于携带、容易操作、有发声实物直接参与、波形显示尺寸较大的激光示波式声波演示装置。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：激光示波式声波演示装置包括底板脚(1)、调速旋钮(2)、平板扬声器(3)、折肩(4)、扬声器口部(5)、橡胶垫(6)、波纹边(7)、平板型纸盆(8)、第二反射光(9)、磁铁(10)、上夹板(11)、柱面反射镜(12)、音圈(13)、第一反射光(14)、减震垫(15)、电机转轴(16)、平面反射镜(17)、反射镜转轴(18)、角度调整旋钮(19)、出射光(20)、出射光口(21)、反射镜支架(22)、锯齿轮(23)、激光笔(24)、激光笔支架(25)、激光笔转轴(26)、转轴支架(27)、转轴底座(28)、减速电机(29)、语言音乐片(30)、晶体管(31)、螺丝(32)、底板凹槽(33)、电池组(34)、中心柱(35)、下夹板(36)、扬声器底部(37)、底板(38)、调速电位器(39)、电池盒(40)、翘板开关(41)、复位弹簧(42)、弹簧支架(43)、顶杆(44)和开口(45)。

激光笔(24)、出射光(20)、平面反射镜(17)、第一反射光(14)、柱面反射镜(12)和第二反射光(9)构成光学部分，音圈(13)、平板型纸盆(8)和柱面反射镜(12)构成垂直方向显示部分，调速旋钮(2)、调速电位器(39)、减速电机(29)、锯齿轮(23)、顶杆(44)、复位弹簧(42)和激光笔(24)构成水平方向扫描部分。

底板(38)上方设有底板凹槽(33)和平板扬声器(3)，扬声器底部(37)嵌入底板凹槽(33)内，平板型纸盆(8)上方中心位置设有柱面反射镜(12)，底板(38)左侧上方设有调速旋钮(2)和翘板开关(41)，底板(38)左侧下方设有调速电位器(39)，底板(38)右侧上方设有减震垫(15)和反射镜支架(22)，减震垫(15)上方设有减速电机(29)，减速电机(29)右侧设有锯齿轮(23)，锯齿轮(23)通过电机转轴(16)与减速电机(29)连接，反射镜支架(22)顶部设有平面反射镜(17)和角度调整旋钮(19)，平面反射镜(17)通过反射镜转轴(18)与角度调整旋钮(19)连接。

底板(38)右侧设有用于插入激光笔(24)的开口(45)，底板(38)右侧下方设有语言音乐片(30)和转轴底座(28)，转轴底座(28)上方设有转轴支架(27)、激光笔支架(25)以及能够使激光笔支架(25)绕轴转动的激光笔转轴(26)，激光笔支架(25)底部与激光笔转轴(26)连接，激光笔支架(25)顶部与激光笔(24)底部连接，激光笔(24)腰部一侧设有顶杆(44)，顶杆(44)的一端顶在锯齿轮(23)上，激光笔(24)腰部另一侧设有复位弹簧(42)和弹簧支架(43)，弹簧支架(43)底部固定在底板(38)上方。

柱面反射镜(12)为表面镀有铬且弯成横截面为倒U型的铜箔，铜箔的厚度为0.1mm，平面反射镜(17)为镜面不锈钢，厚度为0.5mm，光路前进方向依次为出射光口(21)、出射光(20)、平面反射镜(17)、第一反射光(14)、柱面反射镜(12)和第二反射光(9)，减速电机(29)的电机转轴(16)在直流6V时的转速为300转/分，锯齿轮(23)的齿数为3个，平板扬声器(3)的口径为120mm，额定功率为1W，阻抗为16Ω，波纹边(7)为橡皮边。

当平板扬声器(3)发声时，平板型纸盆(8)带动柱面反射镜(12)上下振动，第一反射光(14)照射在柱面反射镜(12)不同位置的弧面上与弧面切线之间形成不同的角度，所产生的第二反射光(9)与弧面切线之间也形成不同的角度，柱面反射镜(12)对第二反射光(9)和第一反射光(14)之间起到凸面镜放大作用，加之第一反射光(14)的光路较短，第二反射光(9)投到墙面上或银幕上的光路较长，从凸面镜原理与光杠杆原理可知平板型纸盆(8)的振动幅度在墙面或银幕上形成的激光投影点振动幅度在垂直方向被放大。

当减速电机(29)转动时，电机转轴(16)带动锯齿轮(23)顺时针方向旋转，通过顶杆(44)的传递使激光笔(24)围绕激光笔转轴(26)周期性摆动，即出射光口(21)作锯齿规律运动，使出射光(20)通过平面反射镜(17)和柱面反射镜(12)的反射后激光投影点在水平方向展开，水平方向运动与上述垂直方向运动合成后激光投影点在墙面或银幕上就形成声音的波形。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：激光示波式声波演示装置具有结构简单、便于携带、容易操作、造价不高、有发声实物参与、波形显示尺寸较大和直观性强等特点，适用于物理教学的课堂演示，对提高学生的学习兴趣，加深声波运动规律的印象起到积极作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下4幅附图：

图1是本发明的正视图，

图2是本发明右视图之一，

图3是本发明右视图之二，

图4是本发明电路部分原理图。

附图中所标各数字分别表示如下：

1.底板脚，2.调速旋钮，3.平板扬声器，4.折肩，5.扬声器口部，6.橡胶垫，7.波纹边，8.平板型纸盆，9.第二反射光，10.磁铁，11.上夹板，12.柱面反射镜，13.音圈，14.第一反射光，15.减震垫，16.电机转轴，17.平面反射镜，18.反射镜转轴，19.角度调整旋钮，20.出射光，21.出射光口，22.反射镜支架，23.锯齿轮，24.激光笔，25.激光笔支架，26.激光笔转轴，27.转轴支架，28.转轴底座，29.减速电机，30.语言音乐片，31.晶体管，32.螺丝，33.底板凹槽，34.电池组，35.中心柱，36.下夹板，37.扬声器底部，38.底板，39.调速电位器，40.电池盒，41.翘板开关，42.复位弹簧，43.弹簧支架，44.顶杆，45.开口，46.旋转方向。

具体实施方式

1.根据图1至图3，激光示波式声波演示装置包括底板脚(1)、调速旋钮(2)、平板扬声器(3)、折肩(4)、扬声器口部(5)、橡胶垫(6)、波纹边(7)、平板型纸盆(8)、第二反射光(9)、磁铁(10)、上夹板(11)、柱面反射镜(12)、音圈(13)、第一反射光(14)、减震垫(15)、电机转轴(16)、平面反射镜(17)、反射镜转轴(18)、角度调整旋钮(19)、出射光(20)、出射光口(21)、反射镜支架(22)、锯齿轮(23)、激光笔(24)、激光笔支架(25)、激光笔转轴(26)、转轴支架(27)、转轴底座(28)、减速电机(29)、语言音乐片(30)、晶体管(31)、螺丝(32)、底板凹槽(33)、电池组(34)、中心柱(35)、下夹板(36)、扬声器底部(37)、底板(38)、调速电位器(39)、电池盒(40)、翘板开关(41)、复位弹簧(42)、弹簧支架(43)、顶杆(44)和开口(45)。

2.激光笔(24)、出射光(20)、平面反射镜(17)、第一反射光(14)、柱面反射镜(12)和第二反射光(9)构成光学部分，音圈(13)、平板型纸盆(8)和柱面反射镜(12)构成垂直方向显示部分，调速旋钮(2)、调速电位器(39)、减速电机(29)、锯齿轮(23)、顶杆(44)、复位弹簧(42)和激光笔(24)构成水平方向扫描部分。

3.底板(38)上方设有底板凹槽(33)和平板扬声器(3)，扬声器底部(37)嵌入底板凹槽(33)内，平板型纸盆(8)上方中心位置设有柱面反射镜(12)，底板(38)左侧上方设有调速旋钮(2)和翘板开关(41)，底板(38)左侧下方设有调速电位器(39)，底板(38)右侧上方设有减震垫(15)和反射镜支架(22)，减震垫(15)上方设有减速电机(29)，减速电机(29)右侧设有锯齿轮(23)，锯齿轮(23)通过电机转轴(16)与减速电机(29)连接，反射镜支架(22)顶部设有平面反射镜(17)和角度调整旋钮(19)，平面反射镜(17)通过反射镜转轴(18)与角度调整旋钮(19)连接。

4.底板(38)右侧设有用于插入激光笔(24)的开口(45)，底板(38)右侧下方设有语言音乐片(30)和转轴底座(28)，转轴底座(28)上方设有转轴支架(27)、激光笔支架(25)以及能够使激光笔支架(25)绕轴转动的激光笔转轴(26)，激光笔支架(25)底部与激光笔转轴(26)连接，激光笔支架(25)顶部与激光笔(24)底部连接，激光笔(24)腰部一侧设有顶杆(44)，顶杆(44)的一端顶在锯齿轮(23)上，激光笔(24)腰部另一侧设有复位弹簧(42)和弹簧支架(43)，弹簧支架(43)底部固定在底板(38)上方。

5.柱面反射镜(12)为表面镀有铬且弯成横截面为倒U型的铜箔，铜箔的厚度为0.1mm，平面反射镜(17)为镜面不锈钢，厚度为0.5mm，光路前进方向依次为出射光口(21)、出射光(20)、平面反射镜(17)、第一反射光(14)、柱面反射镜(12)和第二反射光(9)，减速电机(29)的电机转轴(16)在直流6V时的转速为300转/分，锯齿轮(23)的齿数为3个，平板扬声器(3)的口径为120mm，额定功率为1W，阻抗为16Ω，波纹边(7)为橡皮边。

6.当平板扬声器(3)发声时，平板型纸盆(8)带动柱面反射镜(12)上下振动，第一反射光(14)照射在柱面反射镜(12)不同位置的弧面上与弧面切线之间形成不同的角度，所产生的第二反射光(9)与弧面切线之间也形成不同的角度，柱面反射镜(12)对第二反射光(9)和第一反射光(14)之间起到凸面镜放大作用，加之第一反射光(14)的光路较短，第二反射光(9)投到墙面上或银幕上的光路较长，从凸面镜原理与光杠杆原理可知平板型纸盆(8)的振动幅度在墙面或银幕上形成的激光投影点振动幅度在垂直方向被放大。

7.当减速电机(29)转动时，电机转轴(16)带动锯齿轮(23)顺时针方向旋转，通过顶杆(44)的传递使激光笔(24)围绕激光笔转轴(26)周期性摆动，即出射光口(21)作锯齿规律运动，使出射光(20)通过平面反射镜(17)和柱面反射镜(12)的反射后激光投影点在水平方向展开，水平方向运动与上述垂直方向运动合成后激光投影点在墙面或银幕上就形成声音的波形。

8.图2是顶杆(44)左端位于锯齿轮(23)的谷点使出射光口(21)位于反射镜支架(22)的左侧，图3是顶杆(44)左端位于锯齿轮(23)的峰点使出射光口(21)位于反射镜支架(22)的右侧。

9.实施时，将激光笔(24)的按钮改成按钮开关，激光笔(24)由其内部电池供电，根据图4，完成电池组(34)、翘板开关(41)、调速电位器(39)、减速电机(29)、语言音乐片(30)、晶体管(31)和平板扬声器(3)之间的线路连接。

10.使用时，开启激光笔(24)的按钮开关和翘板开关(41)，使激光笔(24)、减速电机(29)、语言音乐片(30)和晶体管(31)工作，平板扬声器(3)发声，通过调整旋钮(19)调整反射镜(17)使第一反射光(14)精准照射在柱面反射镜(12)上并使第二反射光(9)能够照射在墙面或银幕上，根据语言音乐片(30)使平板扬声器(3)发出的不同语音或不同音乐信号，调整调速旋钮(2)使减速电机(29)有合适的转速，即墙面或银幕上显示的波形有合适的周期数。