水波盘实验报告

1 / 6 水波盘实验报告 水波盘实验 实验目的：利用水波的投影显示波的形成、传播、反射、干涉和衍射等现象。 演示装置：水槽、振动源、光源、振子和挡板。 实验原理：一般当振动方向和频率均不同，相位差又不恒定的几个波在空间相遇，其叠加的合成波是很复杂的。而频率相同、振动方向相同相位差恒定的两个简谐波在空间相遇叠加时，合振动仍是具有一定合振幅的简谐运动，某些点振幅极大，即分振动相互加强，另一些点上振幅极小或为零，即分振动相互抵消，这就是波的干涉现象。 实验步骤及演示现象： 1准备工作 ： 在水槽内注 3 8mm 深的清水，充分湿润水槽四周及实验用的附件。 将振荡波所需的振子固定在承接块上，调节振动源盒的高度，使振子插入水面 1 2mm。 先把光源电源插头、直流电源插头及振源插头插入到相对应的插座中，再插上 220 伏输入电源插头 2.实验操作：将单振子固定在承接块上，打开电源开关，溴钨灯亮，遮光叶轮转动，振杆弹动，屏幕上即显示图象，为圆形波。 2 / 6 根据实验需要调节振频旋扭，当振动次数与光源频闪次数一致时，水波在屏幕上的 图象是处在静止状态；当振动次数大于频闪次数时，水波在屏幕上的图象是扩散状态；当振动次数小于频闪次数时，水波投影图象为收缩状态。如果水波投影图象不清晰时，慢慢调节振幅螺丝，直至清晰。 实验现象： 实验心得体会：对于即将毕业的我们来说，参加这次物理实验对我来说觉得 十分的有意思。实践是检验真理的唯一途径，以前上物理课都是从课本上看或者老师在前面动手做实验演示，很少有机会能自己亲自动手做实验。而这次实验完全让我们动手操作，观察，调试，让我觉得物理实验十分有兴趣，令我收获颇丰。 水波盘 【实验目的】利用水波的投影显示波的形成、传播、反射、干涉和衍射等的形象。 【实验器材】水波盘演示仪，如图 20-1 所示。有水槽、振动源、光源、各种振子及挡板 2 块 水槽及壳体 水槽是用底部装有密封、透明玻璃的不锈钢盆制成。壳体用金属材料制成，上面放有水槽，正面竖直安装毛玻璃，作为水波投影的屏幕。框架内部倾斜 45装有平面镜，用来反射水面的影象到屏幕上，底部装有变压电3 / 6 源，后面装有一立杆。立杆上端安装光源盒，中部安装振动源盒，在立杆的中部开有长槽孔，用来调节振 动源盒的高度。 振动源 振动源采用电磁、激励式。它是由电磁铁、电位器、振杆、振子、主板等组成。振频调节是一个与电磁铁线圈串联的可调电阻，控制其电流以改变振动的频率。调节振幅螺丝，可使投影波形的清晰度达到最佳。振动源盒后面有一插孔，使用时与光源盒插头相接。 光源 光源为盒式机械遮挡频闪光源，灯泡为 12V 100W 幻灯机溴钨灯，频闪器是由直流微型电动机驱动一个可旋转的遮挡叶片，使其遮光次数为 50?60 次 /秒。盒的顶部开有散热窗，当电机旋转时，带动遮光叶片，驱 动盒内热空气排除盒外，使之降温。 实验原理】 两列同频率、振动方向相同、相差恒定的波在某一区域相遇，会产生干涉现象。有的地方振动始终干涉加强，有的地方干涉减弱。理论计算表明，干涉加强与干涉减弱由下式确定： 其中， 【实验操作与现象】 1准备工作 ，为波长。 在水槽内注 3?8mm 深的清水，充分湿润水槽四周及4 / 6 实验用的附件。 将振荡波所需的振子固定在承接块上，调节振动源盒的高度，使振子插入水面 1-2mm。 先把光源电源插头、直流 电源插头及振源插头插入到相对应的插座中，再插上交流220 伏输入电源插头。 2实验操作 圆形波 将单振子固定在承接块上，打开电源开关，溴钨灯亮，遮光叶轮转动，振杆弹动，屏幕上即显示图象，为圆形波，如图 20-2 所示。 根据实验需要调节振频旋扭，当振动次数与光源频闪次数一致时，水波在屏幕上的图象是处在静止状态；当振动次数大于频闪次数时，水波在屏幕上的图象是扩散状态；当振动次数小于频闪次数时，水波投影图象为收缩状态。如果水波投影图象不清晰时，慢慢调节振幅螺丝，直至清晰。 图 20-2 是一次间歇振动所形成的波纹。图 20-2 是连续振动所形成的波纹 波的衍射 按上述方法调整好圆形波后，将两块挡板一字形放在离振中心约 20mm 处，两块挡板缝隙距离接近波长，然后调整挡板间隙距离，则可见到不同的衍射投影图象。 双振子干涉波 把单振子取下，将双振子固定好，可看到明显的干5 / 6 涉波形投影图象，如图 20-3 所示。如果水波投影图象不清晰时，慢慢调节振幅螺丝，直至清晰。 平面波 把双振子取下，将平面振子固定好，使振子的平面与水 平面平行，相交处要充分湿润，否则投影图象将略有弯曲。波形图如图 20-4 所示。 波的反射 在平面波前 45斜放直挡板，即可看到平面反射波的投影图象。 【注意事项】 1因溴钨灯工作时产生大量的热能，故实验时间较长时，不要碰触光源盒以免烫伤。 2水槽加水时不要过满，以免水溢出水槽，淋湿框内的电源变压器，损坏仪器。 3输入电源电压不稳定时，暂时不要开机。