专利名称：水波实验演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水波演示实验的仪器，特别利用脉动气源作为水波振源的水波实验演示器。
机械振动和机械波是现代物理的重要基础理论之一，是中学课程中的难点。需将波的物理现象显现出来，以便直观地观察研究。目前列入全国教学仪器目录(中学部分)中，编号J2208，名为发波水槽的仪器，其波源是用振动杆端的小球直击水面产生水波，水面形成的波形杂乱，显现的图像很不清晰，另外其振动频率不易按需调节。
本实用新型之目的是给出一种利用脉动气源作为振源在水面产生水波，并将其清晰地显示的水波实验演示器。
所述的水波实验演示器在透明水盘上方安装喷口正对水面的喷咀，其由导管与单程排气的往复泵连接。透明水盘一方(上方或下方)固定光源和由电动机带动的有缺口的遮光片构成的频闪装置，透明水盘的与光源位置相反的另一方倾斜固定反光镜，其前面固定磨砂玻璃作为显示屏。
本实用新型采用单程排气的往复泵，使气体断续吹击水面为水波振源，适当调节波幅就不会在水面引起杂波。水盘一方的光源通过已产生水波的水面和水盘射向反光镜再反射到显示屏上显现水波的图样。由于水面没有杂波，显示的水波条纹特点清晰。因往复泵的往复频率易调节，使水波振源的频率连续可调；因电动机转速易调节，其带动遮光片遮挡光源而得到的频闪光源的频率也连续可调。即振动频率和闪光频率的匹配可有三种选择同步、异步和恒定。喷咀亦可根据实验需要选择单喷咀或双头喷咀。选用单喷咀并选择恒定光源可作波长、波速、频率的关系；波的传播；波的反射、衍射、折射和多普勒效应实验。选用两个并列相通的双头喷咀，可作波的干涉实验，水面的两个振点频率完全相同，当选择波频与闪频不等时，即异步，显示屏上水波的干涉条纹将移动，如闪频大于波频，明暗条纹向波源移动，反之背离波源移动。当选择闪频与波频相等，即同步。明暗条纹不移动，可在显示屏上得到非常稳定的被“凝固”的图样，以便教学、观察研究。
图1，上光源的水波实验演示器立体图；图2，下光源的水波实验演示器立体图；图3，光源转换的局部结构图。
实施例一、透明水盘1上方安装喷咀2，其喷口正对水面，可据实验之需更换单喷咀或双头喷咀。由导管8将喷咀2与往复泵6连接，透明水盘1上方固定光源盒7，往复泵6装在光源盒7中，该泵类似于家用水族箱的加氧泵，其是电源驱动一个拨杆拨动皮碗往复运动，像打气筒一样单程排气而产生脉动气源。光源盒7中装有光源3，由步进电机4带动有缺口的遮光片5转动，光线仅能透过遮光片5的缺口射向水盘1而形成频闪光源。本机装有两套相同的常规脉冲电源。如步进电机4和往复泵6共同一个脉冲电源的信号，则波频和闪频严格保持同步，可得到被“凝固”的图样。如电动机4和往复泵6分别各用一个脉冲电源，则可调节，使波频、闪频异步。如切断电动机4电源使遮光片5的缺口正对光源3，可得到恒定光源。水盘1下斜置反光镜9，其前面垂直固定磨砂玻璃作为显示屏10，光线透过水盘1射向反光镜9并反射到显示屏10上形成波的图样。
实施例二、参看图2、图3。
透明水盘1下方固定光源盒7，斜置的反光镜9和竖直的磨砂玻璃显示屏10，固定在水盘1上方，其频闪装置为一个可在光源盒7中横向移动的滑板13，滑板13中部有一凹口两侧各固定一个电动机4并带有遮光片5、11。滑板13的移动可使一个遮光片5或11遮挡光源3，或使两个遮光片5、11，均不遮挡光源3。其中一个遮光片5上下两侧装有光电门12，该遮光片5的一个缺口对正光源3时另一缺口对正光电门12，光电门12产生的脉冲信号驱动往复泵6，用该遮光片5时可保持波频、闪频同步。采用另一遮光片11遮挡光源3仅调节带动该遮光片的电动机4的转速，就可得到大于或小于波频的频闪光源。当两个遮光片5、11均不遮挡光源3时，可得到恒定连续的光源。其余与实施例一相同。若使用单喷咀2可作波的传播，波长和波频关系的实验演示。在水盘1中置入挡板可演示水波的反射和衍射。若水盘1中置入若干透明板使水盘中形成深浅不同的若干区域，可作波的折射，若用手持单喷咀使喷咀靠近并沿着水面平移，可演示多普勒效应。
权利要求1.水波实验演示器，有透明水盘1和控制电路。其特征在于透明水盘1上方安装喷口正对水面的喷咀2，其由导管8与单程排气的往复泵6连接，透明水盘1的一方固定光源3和由电动机4带动的有缺口的遮光片5构成频闪装置，透明水盘1的与光源3位置相反的另一方倾斜固定反光镜9，其前面固定磨砂玻璃作为显示屏10。
2.按权利要求1所述的水波实验演示器，其特征在于频闪装置为一个可在光源盒7中横向移动的滑板13，其中部凹口两侧各固定一个电动机4并带有遮光片5、11，滑板13的移动可使一个遮光片5或11遮挡光源3或者使两个遮光片5、11均不遮挡光源3，其中一个遮光片5或11上下两侧装有光电门12，该遮光片的一个缺口对正光源3时，另一缺口对正光电门12，光电门12产生的脉冲信号驱动往复泵6。
专利摘要水波实验演示器，其水盘上安装与单程排气的往复泵相连的喷嘴，其喷口正对水面由脉冲气源在水面产生水波，水盘一方装有光源和电机带动的遮光片构成的频闪光源，水盘另一方斜置反光镜，竖直装显示屏，光源的光线透过形成水波的水面，再由反光镜反射到显示屏上，所得到的波形特别清晰稳定。
文档编号G09B23/00GK2144331SQ9223994
公开日1993年10月20日 申请日期1992年11月5日 优先权日1992年11月5日
发明者吴澧阳 申请人:吴澧阳