用激光顯示李薩如圖形.doc

用激光顯示李薩如圖形 提交人：王之順鄭國(guó)林鄧立聰用激光顯示李薩如圖形一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置用激光顯示李薩如圖形；2、進(jìn)一步練習(xí)使用光杠桿。3、根據(jù)受迫振動(dòng)和共振原理，并通過(guò)兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器的頻率比的實(shí)驗(yàn)值與理論值的比較，分析受迫振動(dòng)和共振原理對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理：1、當(dāng)兩個(gè)方向相互垂直、頻率成整數(shù)比的簡(jiǎn)諧振動(dòng)疊加時(shí)，在屏幕上就會(huì)顯示李薩如圖形。 2、利用光杠桿原理可以使微小的振動(dòng)放大。 3、利用共振原理，使得電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振動(dòng)片的固有頻率和低頻信號(hào)發(fā)生器的頻率相等，從而引發(fā)共振。三、設(shè)計(jì)思路：激光先后照射到相互垂直的以一定頻率振動(dòng)的兩反射鏡后，射到屏幕上的波樣相當(dāng)于方向垂直的兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成。四、實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)、半導(dǎo)體激光器或氦氖激光器1臺(tái)（半導(dǎo)體激光器效果更好，優(yōu)先考慮；注意激光不要直射眼睛）、固定架兩個(gè)、低頻功率信號(hào)發(fā)生器兩個(gè)、觀察屏1個(gè)（也可用墻壁）、小反射鏡片（兩個(gè)，厚度小、質(zhì)量要輕，也可以用其他反光材料代替）等。原理圖如下：遠(yuǎn)處屏幕或墻。粘于方向振動(dòng)條的反射鏡。方向振動(dòng)條。半導(dǎo)體激光器。激光光路。粘于方向振動(dòng)條的反射鏡。五、實(shí)驗(yàn)中要解決的問(wèn)題：1、如何用更加準(zhǔn)確的方法測(cè)定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振動(dòng)片的固有頻率；2、激光照射到反光鏡上的入射角的調(diào)整；3、整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與調(diào)試。4、如何使屏幕上的李薩如圖形變得穩(wěn)定。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1） 取兩個(gè)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，去掉打點(diǎn)針與塑料罩，在振動(dòng)片的振動(dòng)端貼上反射鏡。（2） 測(cè)定兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振動(dòng)片的固有頻率（基頻）。將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低頻信號(hào)發(fā)生器相連接，逐漸改變信號(hào)發(fā)生器的頻率，當(dāng)振動(dòng)片的振幅出現(xiàn)最大值時(shí)，此時(shí)信號(hào)發(fā)生器的頻率就是振動(dòng)片的固有頻率。如果兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的固有振動(dòng)頻率不等，可改變振動(dòng)片的長(zhǎng)度或加上配重，使其振動(dòng)頻率相等。（3） 將兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相互垂直放置，使激光照射在第一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振動(dòng)片的反射鏡上后，經(jīng)反射照射在第二個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振動(dòng)片的反射鏡上，反射后再投射在遠(yuǎn)處屏上。（4） 把兩臺(tái)低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出端分別與兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連接。開(kāi)啟發(fā)生器使振動(dòng)條振動(dòng)，發(fā)生器的輸出頻率分別與振動(dòng)片的固有頻率相同。（5） 演示二維同頻（頻率比為1：1）振動(dòng)合成：李薩如圖形激光演示裝置調(diào)制好以后，平放在桌上，激光照射在遠(yuǎn)處屏上。首先，打開(kāi)X方向振動(dòng)開(kāi)關(guān)，演示X方向振動(dòng)；然后，關(guān)閉X方向振動(dòng)開(kāi)關(guān)，打開(kāi)Y方向振動(dòng)開(kāi)關(guān)，演示Y方向振動(dòng)，最后打開(kāi)X、Y方向振動(dòng)開(kāi)關(guān)，演示兩個(gè)相互垂直方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成。（6） 演示二維不同頻率，但兩者的頻率成整數(shù)比的振動(dòng)合成，將與X、Y振動(dòng)片相連接的信號(hào)發(fā)生器的頻率分別選擇在“1：2”、“2：3”、“3：4”上，在屏幕上觀察李薩如圖形。（7） 在（6）步操作中，雖然改變了信號(hào)發(fā)生器的頻率，但振動(dòng)片的固有頻率并沒(méi)有發(fā)生相應(yīng)的改變。根據(jù)受迫振動(dòng)原理，振動(dòng)片振幅的改變將引起光程差的變化。通過(guò)兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器的頻率比的實(shí)驗(yàn)值與理論值的比較，分析受迫振動(dòng)和共振原理對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的影響。七、結(jié)果預(yù)測(cè)：在遠(yuǎn)處的屏幕上，將會(huì)看到各種各樣的李薩如圖形：八、創(chuàng)新點(diǎn)：1、區(qū)別于課本上的用示波器顯示李薩如圖形的單人操作，我們利用光杠桿放大作用，通過(guò)激光照射到屏上的方法演示李薩如圖形，可以供很多人觀看，而且效果更佳。 2、激光具有強(qiáng)度高、亮度大、方向性好等優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)中用激光作為