一种用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学教具。包括粒子源入口部和演示腔体；所述粒子源入口部包括粒子源入口，为漏斗形入口；所述演示腔体上部为粒子源入口，还包括背面板、前面板、底板和两个侧面板；所述前面板为透明面板；所述演示腔体内上部设置有阻挡阵列；所述阻挡阵列由多个阻挡物组成；所述阻挡物在竖直方向上交错排列；所述演示腔体内下部设置有落入槽；所述落入槽为若干等宽的条形腔体；所述粒子源入口宽度可调。在大、中学物理教学中既可方便，准确地演示经典粒子非相干叠加的特性，又能演示反映统计规律，特别是能演示出经典粒子非相干叠加的结果与单个粒子源的宽度/大小、两粒子源间间距的教具。
【专利说明】一种用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多功能教学用教具，特别是涉及一种在物理实验教学中用于演示经典粒子的基本特征的多功能教具。
【背景技术】
[0002]目前，在中学物理和大学物理教学中，涉及到讲授经典粒子的基本特征一非相干叠加一的教学内容时，往往是口述举例:设想一挺机枪，从远处通过墙上的双缝进行扫射。当只开缝1，靶上子弹的密度分布为P1(X),只开缝2，靶上子弹的密度分布为p2(x)，双缝齐开，靶上的密度分布为P (X)，它简单的等于两个密度相加:P (x) = P1UHP2(X)。区别于两列相干波传播过程中遇到双缝时，合成波的强度= Ii+L+干涉项# IJI2，即发生相干叠加。显然，这样的举例缺乏直观性。此外，在讲授统计规律的意义时，有伽尔顿演示实验:以黄豆的下落代表一事件，从高处落下的黄豆通过阻挡阵列时，与阻挡物多次碰撞而不断改变方向，从而落入下方等间距排列的哪个槽内是偶然的，但大量黄豆组成的整体按狭槽的分布遵从一定的规律一统计规律。该演示实验在反映统计规律的意义上直观性强，但不能反映经典粒子非相干叠加的特性。虽然已有的一些发明、装置能解决上述问题(如“一种演示经典粒子不发生相干叠加的实验教具”ZL 2008 2 0140565.X)，但并不能反映出经典粒子非相干叠加的结果与单个粒子源的宽度/大小、两粒子源间的间距的关系。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具。
[0004]本实用新型采用的技术方案如下:一种用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:包括粒子源入口部和演示腔体；所述粒子源入口部包括粒子源入口，为漏斗形入口 ；所述演示腔体上部为粒子源入口，还包括背面板、前面板、底板和两个侧面板；所述前面板为透明面板；所述演示腔体内上部设置有阻挡阵列；所述阻挡阵列由多个阻挡物组成；所述阻挡物在竖直方向上交错排列；所述演示腔体内下部设置有落入槽；所述落入槽为若干等宽的条形腔体；所述粒子源入口宽度可调。
[0005]作为优选，所述两个粒子源入口之间的间距可调。
[0006]作为优选，所述粒子源入口部与演示腔体可拆卸连接。
[0007]作为优选，还包括固定于演示腔体内用于支撑粒子源入口部的粒子源入口部支撑板。
[0008]作为优选，所述粒子源入口为对称排列、形状相同的两个漏斗形入口。
[0009]作为优选，所述背面板为木板。
[0010]作为优选，所述前面板可打开。
[0011]作为优选，所述前面板为玻璃面板。
[0012]作为优选，所述阻挡物为铁钉。
[0013]作为优选，所述条形腔体有12个。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:在大、中学物理教学中既可方便，准确地演示经典粒子非相干叠加的特性，又能演示反映统计规律，特别是能演示出经典粒子非相干叠加的结果与单个粒子源的宽度/大小、两粒子源间间距的教具，以达到演示现象直观、准确、全面，操作简单、方便等目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型其中一实施例的结构示意图。
[0016]图2为图1所示实施例主视图。
[0017]图3为图1所示实施例的俯视图。
[0018]图4为图1所示实施例的侧视图。
[0019]图5为漏斗形双粒子源入口部主视图。
[0020]图6为漏斗形双粒子源入口部侧视图。
[0021]图7为漏斗形双粒子源入口部俯视图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0024]本具体实施例以黄豆作为经典粒子进行具体说明。
[0025]如图1到7所示，一种用于演示经典粒子非相干叠加的教学教具，包括粒子源入口部和演示腔体；所述粒子源入口部包括粒子源入口 1，为漏斗形入口 ；所述演示腔体上部为粒子源入口 1，还包括背面板7、前面板2、底板6和两个侧面板3 ;所述前面板2为透明面板；所述演示腔体内上部设置有阻挡阵列；所述阻挡阵列由多个阻挡物4组成；所述阻挡物在竖直方向上交错排列；所述演示腔体内下部设置有落入槽；所述落入槽为若干等宽的条形腔体5-1 ;所述粒子源入口宽度可调，方便改变演示条件。
[0026]本实用新型既可演示统计规律的意义，更重要的是能直观演示经典粒子不相干叠加这一学生较难理解的现象，特别是能演示出经典粒子非相干叠加的结果与单个粒子源的宽度/大小、两粒子源间距关系的现象，以达到演示现象直观、准确、全面，操作简单、方便等目的。因此，本实用新型具有综合性实验功能强，操作简单、方便，演示直观、准确，实验效果明显，学生易于理解、吸收等特点。
[0027]所述粒子源入口宽度可调，且所述两个粒子源入口之间的间距可调。在本具体实施例中，所述粒子源入口部与演示腔体可拆卸连接。还包括固定于演示腔体内用于支撑粒子源入口部的粒子源入口部支撑板8。该漏斗形入口部并不固定在箱体背面板上，用不同形状直角梯形和等腰三角形木块可以构成若干个粒子源入口宽度/大小、粒子源间的间距不同的双粒子源入口部，将不同的双粒子源入口部放在支撑板8上，即可改变实验条件。
[0028]所述条形腔体为用竖直隔板隔成的若干等宽的条形腔体，用以收集落下的黄豆。
[0029]所述粒子源入口为对称排列、形状相同的两个漏斗形入口。在本具体实施例中，背面板板顶两侧设置两块与背面板垂直并水平放置的支撑板8。用两块直角梯形木块和一等腰三角形木块1-2粘接在一长条形薄木片1-1上，构成两个相同的漏斗型入口一双粒子源入口，将此装置入口向下放在支撑板8上，用以投放黄豆。
[0030]在本具体实施例中，所述背面板7为木板，阻挡物4为铁钉。在木板上半部钉上若干排铁钉，相邻两排铁钉在竖直方向上错开，使投入的每一粒黄豆(代表一经典粒子)在下落过程中先后与许多铁钉发生碰撞，改变下落黄豆路径，最终落在板底何处事先不能判定一一代表一随机事件。阻挡阵列下面是若干列等宽条形腔体；以及玻璃外板。
[0031]所述前面板2为玻璃面板，用以观察落下的黄豆在条形腔体中的分布情况，并可将分布情况记录在玻板上，从而达到其目的。
[0032]两块直角梯形木块和一等腰三角形木块，粘接在漏斗形双粒子源背板的板面上，使直角梯形木块的斜边侧面和等腰三角形木块腰的侧面构成与中心线对称设置的漏斗形双粒子源入口 I。用不同形状的直角梯形和等腰三角形木块构成若干个粒子源入口宽度/大小、粒子源间的间距不同的不同规格漏斗形双粒子源，但每个粒子源的宽度、高度和厚度应相等。而箱体部分由底板6，背面板板7和两个箱体侧板3粘接围成上部开口的演示腔体。
[0033]所述前面板2可打开。在本具体实施例中，两个箱体侧板3相对的两面上开有两直槽；隔板5粘接在演示腔体下部，在本具体实施例中，将演示腔体下部等分隔成12个条形腔体5-1 ;在本具体实施例中，铁钉4横向设10排，纵向设23列，互相错位设置；玻璃隔(面)板2两侧边与设于箱体侧板3上的槽体滑动式连接。
[0034]本实施例的使用方法:(I)以黄豆代表经典粒子，将一粒一粒的黄豆从漏斗形双粒子源入口 I的某一入口(如左入口)投入，可见下落黄豆由于与阻挡铁钉4的多次碰撞而不断改变运动路径，最终落入哪个条形腔体5-1无法确定，这说明个别事件的随机性。(2)将大量黄豆从漏斗形双粒子源入口 I的某一入口(如左入口)投入，并用笔在玻璃隔(面)板2上将条形腔体5-1中黄豆的分布轮廓线画出，即如图1中的曲线I ;抽开玻璃隔(面)板2，倒出条形腔体5-1中的黄豆，重复多次。可见分布轮廓线基本相同——说明大量的随机事件组成的整体服从一定的规律性一一统计规律。(3)将大量黄豆只从右入口投入，并在玻璃隔(面)板2上将条形腔体5-1中黄豆的分布轮廓线画出，如图1中的曲线II所示。
(4)将大量黄豆同时从漏斗形双粒子源入口 I中的左右两口投入，再看条形腔体5-1中黄豆的分布轮廓线，即如图1中的曲线III，可见曲线III为曲线Ι、Π的简单叠加，说明经典粒子的叠加为非相干叠加。(5)将不同规格的漏斗形双粒子源分别放在漏斗形双粒子源支撑板8上，重复上述(2)?(4)过程，可见，当漏斗形双粒子源入口 I的宽度/大小越小，曲线1、11显得越尖锐，这也影响了曲线III的尖锐/平坦程度；若只改变粒子源的间距，曲线1、II尖锐/平坦程度不变，但曲线III的尖锐/平坦程度发生变化，而无论如何，曲线III都为曲线1、11的简单叠加，从而说明了经典粒子非相干叠加的结果与单个粒子源的宽度/大小、两粒子源间距关系。
【权利要求】
1.一种用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:包括粒子源入口部和演示腔体；所述粒子源入口部包括粒子源入口，为漏斗形入口 ；所述演示腔体上部为粒子源入口，还包括背面板、前面板、底板和两个侧面板；所述前面板为透明面板；所述演示腔体内上部设置有阻挡阵列；所述阻挡阵列由多个阻挡物组成；所述阻挡物在竖直方向上交错排列；所述演示腔体内下部设置有落入槽；所述落入槽为若干等宽的条形腔体；所述粒子源入口宽度可调。
2.根据权利要求1所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述两个粒子源入口之间的间距可调。
3.根据权利要求1或2所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述粒子源入口部与演示腔体可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:还包括固定于演示腔体内用于支撑粒子源入口部的粒子源入口部支撑板。
5.根据权利要求2所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述粒子源入口为对称排列、形状相同的两个漏斗形入口。
6.根据权利要求1所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述背面板为木板。
7.根据权利要求1所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述前面板可打开。
8.根据权利要求1或7所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述前面板为玻璃面板。
9.根据权利要求1所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述阻挡物为铁钉。
10.根据权利要求1所述的用于演示经典粒子非相干叠加的多功能教学用具，其特征在于:所述条形腔体有12个。
【文档编号】G09B23/06GK204178603SQ201420687883
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】张红 申请人:四川理工学院