垂直激励低黏度硅油的法拉第波研究

从实验研究与理论分析两个方面研究了垂直激励低黏度硅油在低频范围内的法拉第波的特性,观测到奇特而且清晰的"油星星"和其他丰富的表面驻波图案(2峰~8峰模态).通过系统的实验及理论研究,发现这类驻波是以重力为主要回复力的亚谐共振,并且采用无黏色散关系可以很好的描述这类表面波的色散关系.实验中将驻波图案按照容器表面出现的波峰数目进行分类,发现随着驱动频率增大,驻波图案的峰数增加,模态复杂化,对应的驱动振幅减小.通过对驻波图案的波长以及振动阈值等进行分析,较好的解释了这一实验现象.本文的研究结果对充液刚性容器中的波动问题的理论研究与工程应用具有一定的参考意义.     

锥形渐变截面驻波管及其极高纯净驻波场的实验研究

锥形渐变截面驻波管是用锥形管代替突变截面驻波管突变截面部分的驻波管.为对比研究锥形渐变截面驻波管与突变截面驻波管的声学及其极高纯净驻波场性质,首先借助传递矩阵,对锥形渐变截面驻波管的声学性质进行了实验研究.研究表明,与突变截面驻波管一样,锥形渐变截面驻波管也属于失谐驻波管.利用其失谐性,在一阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管获得了181 dB的极高纯净驻波场.在对锥形渐变截面驻波管和等长的突变截面驻波管的驻波饱和性质进行对比实验研究后发现,在一阶共振频率下,锥形渐变截面驻波管不仅能很好地抑制管内驻波场高次谐波的增长,而且能有效地降低管内驻波场的能量损耗,在相同扬声器激励电压下获得声压级更高的大振幅纯净驻波场.实验研究还发现,在三阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管的大振幅驻波场三次谐波频率接近声压级传递函数谷值对应的声源端七阶阻抗共振频率,三次谐波随基波快速增长并表现出趋于二次谐波的饱和性质.     

原子光刻中驻波场与基片距离的判定方法研究

原子光刻实验中, 激光驻波场能起到原子透镜的效果, 实现原子汇聚. 激光驻波场与沉积基片间的距离对形成纳米条纹结构的质量具有重要影响. 利用高斯光束传播规律, 提出了一种能够定量判断激光驻波场与沉积基片相对位置的实验方法. 该方法通过调节装载有凸透镜和反射镜的精密位移台改变驻波场距基片的距离, 利用光电探测器接收反射光强的变化, 将位移改变量转变为接收器的电压信号. 利用驻波场激光束光斑直径值, 实现准确定位驻波场与基片的距离. 对上述实验过程进行数值模拟, 数值计算的结果和实验结果高度符合. 该方法实现了准确定位驻波场距基片的距离, 为后续深入研究驻波场和基片间距离对沉积纳米条纹结构质量的影响提供实验基础.     

昆特管实验原理分析

根据声学原理对昆特管演示实验进行分析,给出了对实验现象细节的一种物理解释,即在昆特管中除主驻波模式之外还激励起了最低一级高次驻波模式振动,昆特管内的声波场实际上是主驻波模式和最低一级高次驻波模式叠加形成的声波场.     

驻波实验中一个经常出现的错误

对驻波演示实验中出现的立体驻波的原因及特点进行分析,并提出改进实验的建议.     

弦线驻波实验装置改进

本文对典型弦线驻波实验中数据不够准确、驻波不稳定及实验可重复性差等现象进行了分析,明确其根本原因在于实验装置设计方案存在缺陷.提出了实验装置改进方案,一是引入拉力传感器取代狭缝刀口和悬挂重物,改变反射波的形成机理,并以弦线张力直接测量取代砝码重力间接计算;二是引入机械结构微调弦线长度以改变弦线张力和弦线上驻波波长.实验结果证明,改进后的实验装置能明显改善上述问题,该装置还可实施研究驻波规律的多个实验方案。     

全息光刻中的驻波效应研究

对光刻胶内光强分布进行了计算与模拟, 结果表明, 来自基底的反射光与入射光干涉, 光强在垂直基底的方向上呈现强弱周期性变化, 即驻波效应. 进一步的分析与实验结果表明, 随着基底反射率的增加, 驻波效应变得严重, 进而影响光栅掩模的槽形、占宽比并限制线条高度. 为减弱驻波效应的影响, 尝试了使用减反射膜降低基底反射光强度, 实验结果表明, 在基底与光刻胶之间增加一层减反射膜吸收来自基底的反射光强度, 减弱驻波效应的效果显著. 关键词： 全息光刻 驻波 减反射膜     

圆环驻波实验的深入解析

利用扬声器演示圆环驻波,为使其在有限的空间内形成较多的驻波节点,选取吉他弦作为驻波的载体。对驻波的实验现象深入细致观察,考虑驻波在反射时的能量损失以及半波损失,并结合微积分的知识对驻波的产生条件进行了推导分析,理论结果能够很好地解释所产生的物理实验现象。     

声速测定实验中次极大现象的次频因素定量探讨

大学物理实验中的声速测定实验,对理解波叠加和驻波的知识有重要作用.但共振干涉法中出现的"次极大"现象,极易造成实验操作的误判.本文针对这一现象进行了定量探讨.通过Matlab数值仿真和信号发生器信号的傅里叶频谱分析,并与实验数据对照,得出结论:"次极大"现象不是由"次频"共振引起.     

驻波法测量声速实验的讨论

根据声波在2个换能器之间多次反射和声波在空气中的衰减,研究了驻波法测量声速实验中接收器输出信号随接收器到发送器间距离的变化.理论推导结果表明:声波在一般情况下不是严格的驻波,但是当反射比接近-1时则是双曲函数形式的驻波,这与实验测量结果一致.只有接收器到发送器的距离比较远,反射比接近-1时,才能得到几乎理想的驻波.     

弦上驻波实验扩展研究

基于弦上驻波的本科基础实验教学内容,在普通物理实验中的"弦上驻波现象的研究"实验的基础上,从弹性模量的测量,弦线性能对弦线横向振动的影响、混沌效应的研究三个方面做了扩展研究,并对其原理和内容作出系统、详尽的阐述.以有效地拓展学生的知识面,提高学生的综合实验素质水平,深化学生的创新活动和思维熏陶。     

等截面驻波管内大振幅驻波场的实验研究

通过改进等截面驻波管实验系统,在1阶峰值共振频率激励下获得了182.1 dB大振幅驻波场,并对1~5阶峰值共振频率激励下的大振幅驻波场谐波饱和情况以及波形畸变进行了实验研究。研究发现,尽管1阶峰值共振频率激励下声压级已达到182.1 dB,但波形畸变最小,谐波并未表现出饱和现象,而3阶峰值共振频率激励下的大振幅驻波场表现出了饱和趋势。对谷值共振频率激励下获得的大振幅驻波场进行对比实验研究,发现谷值共振频率激励下,1阶谷值共振频率所获得的驻波场声压级最大,但波形畸变也最大。在相同声源驱动电压下,1阶峰值共振频率激励下获得的驻波场声压级始终大于1阶谷值共振频率激励下获得的驻波场声压级。由此可见,利用扬声器在等截面驻波管中获取大振幅驻波场,驻波管由1阶峰值共振频率激励较为合适。      

利用驻波实验研究混沌现象

利用驻波实验演示了混沌现象,并对其进行了理论分析和计算机仿真研究.仿真结果与实验结果都表明:当连接点接近驻波波节处时,振动系统处于混沌运动状态;而当连接点接近驻波波腹处时,系统处于稳定驻波运动状态.     

失谐驻波管及其极高纯净驻波场性质的研究

由直径不同的两级直圆管连接而成的两级突变截面驻波管具有失谐性,即高阶共振频率不是一阶共振频率的整数倍. 两级突变截面驻波管的失谐性质能够很好地抑制一阶共振频率激励下的大振幅非线性驻波畸变产生的高次谐波,从而获得大振幅纯净驻波场. 通过对两级突变截面驻波管失谐性质的研究,采用大功率扬声器正接等措施,利用两级突变截面驻波管的失谐性质在一阶共振频率激励下获得了184 dB的极高纯净驻波场,并对二至五阶共振频率激励下的声场进行了相应的实验研究. 在二阶、四阶共振频率激励下分别获得了180和166 dB波形比较规整的大振幅非线性驻波,并在三阶、五阶共振频率激励下观察到了谐波饱和现象和锯齿波. 关键词： 失谐驻波管 大振幅驻波 畸变 饱和     

利用智能手机测量声波的波长

根据驻波的特性,将智能手机及APP软件中的"信号发生器"和"波形测试仪"作为主要实验仪器,通过测量驻波相邻波节的间距,用Origin软件处理实验数据,进而计算出声波的波长,实验结果表明波长测量值与理论值相符,进一步证明了实验方案的可行性。     

驻波实验仪的一种改进

设计了一种新型的驻波实验装置,该装置采用振动频率可随外加交流电压频率变化的振动子作为振源,再利用单片机及功率驱动电路产生各种所需的不同频率的电压,来控制振源的振动频率.用它可以验证传统的驻波实验装置不能验证的驻波频率f与驻波波长λ之间的关系.     

主动除霾"驻波窗"的设计与实现

主动式除霾"驻波窗"是随着输入的频率来调节进入空气的流量,从而形成了一扇变动的"纱窗"。主要利用了驻波的原理,巧妙地实现了主动除霾的功能,并根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成了振动源。最后利用一个测量PM2.5的仪器对"驻波窗"除霾能力进行了定量的分析,获得了有效的数据,证明了"驻波窗"能有效除霾的功效。主动式除霾"驻波窗"实现方法巧妙,成本低廉,低噪声,适合在实际生活中推广。     

气体火焰驻波演示实验的理论分析

对通过声场使可燃气体产生火焰驻波的波形进行研究,得出火焰驻波在波节处(固定反射端)出现火焰,在波腹处几乎不出现火焰的结论,理论分析与实验观测相符.     

基于傅里叶光学理论的声驻波成像分析

基于傅里叶光学理论研究了激光通过声光衍射现象的产生和声驻波的成像过程,并设计实验验证了理论推导的正确性.针对不同空间滤波方式,分析声驻波成像条纹间距和条纹对比度的变化,提出一种新的用空间滤波手段测量声速的实验方法.该理论研究及相关实验,完整地分析了声驻波的成像问题,也有利于加深对傅里叶光学中的空间滤波的理解.     

弦振动驻波分析

本对驻波实验中弦线上驻波产生的条件进行了讨论，并指出了驻波与共振现象的关系，给出了弦的张力与驻波简正模式频率之间的关系。