一种多模驻波演示仪的制作方法

本实用新型属于驻波演示仪技术领域，特别涉及一种多模驻波演示仪。

背景技术：

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。现有技术将驻波可分为单模式驻波和多模式驻波。激光因其单色性好，能量高等特点在工业，医学等领域都有较为广泛的应用，尤其近来的超短光脉冲即激光锁膜技术的发展给工业的发展带来了飞跃。但是由于激光叠加的肉眼不可见性，导致了激光锁模的原理无法通过直观的实验来展示。

现有技术驻波实验演示仪在教学实验中有许多不便之处，大部分只能对单模驻波进行展示，但激光锁模技术是将多个激光驻波叠加后输出，为多模式驻波，现有实验仪器无法使学生直观的观察到多模式驻波，这就使学生对激光锁模技术的原理更觉晦涩难懂。虽然声波、弦线振动与激光不同，但是它们都具有一定的频率，也可以进行叠加，叠加后具有一定的规律。

因此希望有一种多模驻波演示仪可通过类比的方法解决现有技术中的问题。

技术实现要素：

本实用新型利用声波、弦线振动的弦上多模式驻波实验解释激光锁模技术的原理。

本实用新型提供一种多模驻波演示仪，其包括：信号发生器、音响、木棒、弦线、展示板、闪频仪和砝码；

所述展示板呈槽型结构，在其左右两端处设置端板，且所述端板上设置有对应的开孔；所述信号发生器和所述音响固定在所述展示板的一侧，所述信号发生器的输出接口与所述音响的输入接口相连；所述木棒的一端固定设置在所述音响的振动膜上，所述木棒的另一端设置有孔洞，所述弦线穿过所述木棒的孔洞；所述弦线的两端穿过设置在所述展示板两端所述端板的开孔，所述弦线的两端分别悬挂同样重量的砝码，借助所述闪频仪观察所述弦线的波形。

优选地，所述展示板中设置有挡板，所述挡板可以沿展示板纵向方向自由滑动，所述弦线穿过所述挡板上的孔，改变所述挡板的位置进而改变实验中弦的长度。

优选地，所述信号发生器为具有自动锁模功能的智能手机发出的声波信号，所述信号包含各种不同频率的声波信号。

优选地，所述弦线的材质为羽毛球线。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的一种多模式驻波演示仪以对激光锁模技术进行直观展示。该演示仪以声波为类比，借助智能手机软件“自动锁模”的优越性，通过音响放大装置，进一步将声波转化为弦上简谐波，实现了弦上锁模，可通过视觉研究整个系统的幅频特性，最终将激光锁模的原理可视化、直观化诠释。该实用新型突破了传统单模驻波实验，提出了多模式驻波的概念，并清晰地展示出多模式驻波波形图。

本实用新型设计结构简单，所需费用低，且充分利用了智能手机“自动锁模”的特性，与人们日常生活中经常使用的智能手机相结合，可以便利地进行操作，可控性强；改变了传统驻波实验的弦线材料，使得驻波观察效果更为清晰、直观。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

图1为本实用新型的一种多模驻波演示仪的结构示意图；

图2为本实用新型的一种多模驻波演示仪的整个系统幅值和频率的响应情况；

图3为本实用新型的一种多模驻波演示仪的20Hz单模驻波演示现象；

图4为本实用新型的一种多模驻波演示仪的60Hz单模驻波演示现象；

图5为本实用新型的一种多模驻波演示仪的20Hz和60Hz叠加多模驻波演示现象。

附图标记：1-信号发生器，2-音响，3-木棒，4-弦线，5-展示板，6-闪频仪，7-砝码。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

如图1所示一种多模驻波演示仪，将信号发生器1的输出接口与音响2的输入接口相连，信号发生器1的信号是由具有“自动锁模”功能的智能手机APP发出的不同频率的声波信号，包含单模及多模信号；音响2固定在展示板5的一端，木棒3固定在音响2的振动膜上，通过音响喇叭的振动，将信号发生器1的手机APP输出的不同频率的信号传递到木棒3上；弦线4穿过木棒3打好的孔洞，弦线4两端悬挂同样重量的砝码7，弦线4的材质应为弹性好、质量轻、直径小且视觉上叠加效果更明显的线，通过测试铜线，普通鱼线，碳素鱼线，羽毛球线后，选择了在视觉效果上叠加效果更明显的羽毛球线；展示板5中部的挡板可以沿展示板自由滑动，从而改变实验中弦的长度，使其形成稳定的驻波；借助闪频仪6观察弦线4形成驻波的波形。

通过设置信号发生器1的智能手机APP软件发出固定频率(从20Hz到136Hz每隔4Hz设置一个频率点)，经过音响2上的振动膜将信号放大经由木棒3带动弦线4产生振动，最终输出转换为弦线上的振动，再借助频闪仪6拍摄测得幅值，从而得到从手机到弦线整个系统的幅值和频率的响应情况(如图2)，最终确定了多模驻波实验频率为20Hz、60Hz(如图3、图4)；并利用信号发生器1的智能手机APP的软件发出固定频率(20Hz、60Hz)，固定相位的波进行叠加后输出转换为弦线上的振动，从而通过弦线上波的叠加来直观的观察激光锁模的现象(如图5)。

如图3为固定频率20Hz的单模驻波演示现象；图4为固定频率60Hz的单模驻波演示现象；图5为固定频率20Hz和60Hz、固定相位的波叠加后输出的多模驻波演示现象。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。