水波的反射试验

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1、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（包括单振子、双振子、平面波振子）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

2、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12V100W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。图20-1【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

3、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：（20-1）其中，，为波长。【实验操作与现象】1．准备工作（a）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。（b）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。（c）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（a）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，

4、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（a）是一次间歇振动所形成的波纹。图20-2（b）是连续振动所形成的波纹（a）（b）图20-2（b）波的衍射按（a）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

5、调整挡板间隙距离，则可见到不同的衍射投影图象。（c）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。（d）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。图20-3图20-4（e）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

6、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。4．实验结束后，将振杆还原在自由状态。