波的干涉演示裝置

楊星星

湖州師范學(xué)院 浙江 湖州 313000

曾經(jīng)在中國專利文獻CN 101059917 A公開了一種波的干涉和衍射實驗裝置的文章，文章講述了該裝置的基本原理及構(gòu)造，其中包括水槽、彈性薄板及波源等。彈性薄板的兩端固定在水槽的邊緣，彈性薄板的下方固定有一個或一個以上的波源。該方案存在一定的缺陷，由于彈性薄板的兩端固定在水槽的邊緣，抖動效果不會明顯，水波的產(chǎn)生效果不明顯，實驗現(xiàn)象有所欠佳。然而，我在一次偶然機會，吃過晚飯在河邊散步，在一湖灣處發(fā)現(xiàn)不大的風(fēng)力，存在湖里的兩塊石頭之間讓我產(chǎn)生了興趣，這兩塊石頭之間的某些區(qū)域產(chǎn)生了明顯的干涉現(xiàn)象。好奇的我之后通過與有關(guān)物理方面的專家溝通和交流，進行多次的試驗以及改進，最終形成了本案當(dāng)中的主題波的干涉演示裝置。

本實用新型裝置的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種波的干涉演示裝置，能產(chǎn)生較明顯的干涉現(xiàn)象。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

波的干涉演示裝置，包括水槽，所述水槽包括進水口和出水口，水槽內(nèi)設(shè)置有至少兩個障礙物，障礙物在進水口的同一側(cè)并排設(shè)置排列，障礙物的高度大于水槽的高度。

技術(shù)路線：本項目實用新型屬于教學(xué)演示用具技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種波的干涉演示裝置和一種教學(xué)儀演示實驗。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、制作簡便、實驗現(xiàn)象明顯的優(yōu)點，適合作教學(xué)課堂演示。

設(shè)計方案、實施步驟如下：

本實用新型所述的波的干涉演示裝置，包括水槽、水槽固定于一支架上，呈直角三角形，水槽的出水口位于水槽的直角處，進水口位于水槽的其中一個銳角處。水槽內(nèi)設(shè)置有至少兩個障礙物，本實施例中有三個障礙物，障礙物在進水口的同一側(cè)并排設(shè)置。障礙物位于水槽的中間區(qū)域，障礙物為圓柱體。障礙物的高度大于水槽的高度。障礙物在與水槽內(nèi)的水面相交處的截面積大于10CM2，截面積過小則實驗現(xiàn)象不夠明顯。相鄰的障礙物之間的間距為2CM～8CM。障礙物與水槽的邊緣之間的間距大于4CM。水槽內(nèi)設(shè)置有水泵，進水口和出水口之間由導(dǎo)管連通，水泵將水槽內(nèi)的清水從出水口引出后經(jīng)由導(dǎo)管導(dǎo)入進水口。水槽在進水口處設(shè)置有引導(dǎo)片，引導(dǎo)片使導(dǎo)入進水口的清水不會正對著障礙物沖刷，使清水在障礙物處形成輕微的旋轉(zhuǎn)效果。

實驗演示時，開啟水泵，使水槽內(nèi)的清水從進水口向出水口流動，清水在障礙物的側(cè)面流過后，同時會撞擊三個障礙物，障礙物周圍會產(chǎn)生完整的圓形波紋。本方案之所以能取得非常明顯的實驗現(xiàn)象，可能是由于水流的影響使障礙物周圍形成了輕微的同向旋轉(zhuǎn)，使某些區(qū)域的震動得到了加強，水波鼓起來的程度明顯大于其他區(qū)域。相鄰障礙物之間的區(qū)域，雖然理論上波紋震動的振幅也同樣得到了疊加，可能是由于實驗介質(zhì)的原因，水波的正面相撞使震動有所減弱，實驗現(xiàn)象不如用虛線框框出來的位置明顯。

波的干涉演示裝置技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型屬于教學(xué)演示用具技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種波的干涉演示裝置。

背景技術(shù)實用新型內(nèi)容：

作為改進，所述障礙物在與水槽內(nèi)的水面相交處的截面積大于10CM2。

作為改進，所述障礙物與其相鄰的障礙物之間的間距為2CM～8CM。

作為改進，所述障礙物與所述水槽的邊緣之間的間距大于4CM。

作為改進，所述障礙物為圓柱體。

作為進一步改進，所述水槽呈直角三角形，出水口位于水槽的直角處，進水口位于水槽的其中一個銳角處。

作為進一步改進，所述水槽在進水口處設(shè)置有引導(dǎo)片。

作為再進一步改進，所述水槽內(nèi)設(shè)置有水泵，進水口和出水口之間由導(dǎo)管連通，水泵將水槽內(nèi)的清水從出水口引出后導(dǎo)入進水口。

物理教學(xué)在普通中學(xué)較為重視，但在實驗室教學(xué)中還存在著一些不盡如人意的地方。這主要是源自兩個方面，一是認(rèn)識上的偏差，二是投入上的不足，再加上其他一些客觀因素的影響，使得物理演示實驗的教學(xué)情況參差不齊。本項目針對物理波的干涉演示裝置中的一些問題展開研究，在相關(guān)物理教學(xué)演示實驗中是非常有必要的。自制實驗儀器設(shè)備的方案(技術(shù)路線、設(shè)計方案、實施步驟、進度安排、預(yù)期目標(biāo)、已備條件、可能存在的技術(shù)風(fēng)險)。

本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、制作簡便、實驗現(xiàn)象明顯的優(yōu)點，適合作教學(xué)課堂演示。