多功能橫波\\縱波\\駐波演示器

　　制作材料與方法
　　
　　機械振動器，自制功放電路(安裝在250mm×400mm×300mm的金屬盒中，控制電路的旋鈕安裝在金屬盒中的兩側)，長約1.5m的彈性細繩1根，豎立支架1只，環(huán)形彈性鋼絲圈1只，頻閃光源1臺，長1～2m的內(nèi)置泡沫的有機玻璃管(管口一端安裝直徑80～100mm的橡皮圈喇叭)，支架座2只。在玻璃管的另一端裝一可動活塞，配用學生信號源(提供可調頻率在0～1000Hz的音頻信號)。
　　用“學生信號源”輸入功放電路，功放電路將信號放大后，使橡皮圈喇叭以適當頻率和振幅振動發(fā)聲。聲波經(jīng)過內(nèi)置泡沫的有機玻璃管傳播，可借此觀察到聲音振動形成的縱波。在玻璃管的另一端安裝一可動活塞，適當改變活塞深度，聲波遇活塞發(fā)生反射，此時可觀察到不同情況的駐波現(xiàn)象，如圖1所示。
　　
　　基本用途
　　
　　該演示器可演示以下物理現(xiàn)象：
　　◇觀察彈性繩振動產(chǎn)生的橫渡與駐波現(xiàn)象。彈性繩的一端固定在豎直支架上，彈性繩的另一端與可調頻率的機械振動器振動點相連；適當調整支架到振動點的距離，振動的橫波遇到支架后產(chǎn)生同頻率的反射橫波，改變信號源的頻率或活塞在管口的位置可觀察到彈性繩形成的橫波和駐波。若用頻閃光源效果更顯著。
　　◇觀察環(huán)形波和環(huán)形駐波。用可調頻率的機械振動器在豎直方向上進行周期性的振動，如果在振動器上安裝一個環(huán)形彈性鋼絲圈，可以觀察到明顯的環(huán)形波和環(huán)形駐波。
　　◇直接觀察聲波在介質中形成駐波的現(xiàn)象。如圖2所示，取一根長1～2m的有機玻璃管，一端用可動活塞封閉，另一端安裝橡皮圈喇叭，接通功放電路使橡皮圈喇叭振動發(fā)出適當頻率的聲波，引起玻璃管中泡沫介質的周期性振動，從右端振源發(fā)出的聲波傳至左端后發(fā)生反射；適當改變活塞插入管中的深度，滿足管兩端距離等于半個波長的整數(shù)倍的條件時，入射波和反射波發(fā)生疊加形成聲音的駐波?？吹街醒胪蛊鸬牟ǜ固幷駝幼罴ち?，波節(jié)處幾乎無振動。調節(jié)聲源的振動頻率，也可形成不同情況聲音駐波。適當改變振動頻率可以觀察到泡沫介質形成的多種縱波圖景，從而解決了教學中的重點和難點。
　　◇可直接測定聲源振動頻率和在介質中形成駐波的波長。若測得相鄰兩波節(jié)(或波腹間的距離)L(m)=λ／2，求出波長λ=2L。已知聲波頻率f(Hz)，則可測出聲波在介質中傳播的速度v=fλ=λ／T。如接通功放電路使橡皮圈喇叭振動發(fā)出117Hz頻率的聲波，適當改變活塞插入管中的深度，滿足管兩端距離等于半個波長的整數(shù)倍的條件時，入射波和反射波發(fā)生疊加形成聲音的駐波?？吹街醒胪蛊鸬牟ǜ固幷駝蛹ち?，波節(jié)處幾乎無振動。測得相鄰兩波節(jié)(或波腹)距離L=1.45m=λ／2，聲波速度v=fλ=117×2.9m／s=339.3m／s。這與聲波在空氣中傳播速度340m／s理論值非常接近。
　　
　　
　　主要特點
　　
　　◇該演示器與傳統(tǒng)的演示實驗相比有顯著的進步，增加了趣味性與科學性，將無法觀察到的聲音縱波、駐波通過該儀器觀察到，具有創(chuàng)新性。
　　◇該演示器制造原理簡單，使用方便，成本低廉，效果明顯，在材料、工藝、手段等方面，有顯著的進步，具有實用性。
　　
　　◇教學中，“聲波是縱波”很難理解。用該儀器可以用聲源發(fā)出的聲波在泡沫介質中傳播觀察聲音縱波和駐波。借用有形的泡沫介質的振動來模擬無形的聲音縱波和駐波，使無法觀察到的聲音縱波和駐波形象化，使物理現(xiàn)象的演示更有科學性、直觀性和趣味