电动机助绳“ 话”驻波

自制绳驻波演示仪, 利用电动机转动轴的圆周运动, 驱动弹性绳一端做周期性振动, 从而带动弹性细绳 产生入射波, 入射波经固定点反射形成反射波, 当反射波与入射波叠加在一起, 产生驻波     

非线性强度任意二聚的非线性链的透射性质

用离散的非线性薛定谔的递推关系研究了非线性强度任意二聚的非线性链的透射性质. 结果表明该链存在一个共振透射态,共振态的能量为非线性强度与入射波振幅模平方的乘积; 取出射波振幅为定值和取入射波振幅模为定值来计算透射系数,其结果在非共振态有明显的差别: 取出射波振幅为定值时电子的透射随能量为单值函数,而取入射波振幅模为定值时电子的透射呈现多稳态. 并指出只有取入射波振幅模为定值时才能真正反映非线性强度对电子透射性质的影响.     

驻波法测量声速实验中的非完全驻波

驻波法测量空气中的声速实验中 ,由于反射波的振幅小于正向波的振幅 ,合成后形成的是非完全驻波 ,实际上 ,这是一个驻波与行波的叠加。     

一个驻波演示实验的改进

驻波演示实验常用音叉作振源.音叉末端系一软线,在线上形成驻波.但因音叉末端振动的振幅较小(约一毫米)。驻波波腹处的振幅也不大(约几毫米),所以在教室中演示不醒目.笔者用微型直流电机(玩具汽车上小电动机)代替音叉,线上驻波波腹处的振幅可达数厘米,在教室中演示很明显,学生便于观察,效果不差.实验设备也简单轻巧,携带方便. 如图所示.电动机需1.5伏直流电源(一节一号电池即可),电流约0.2安培,转速约每秒数十转.小轮可用0.5 × 15厘米胶布盘绕在电动机的转轴上即成.用一小铁钉插入小轮中成为偏心轴,其上套一可活动的金属套管.棉线系在套管…     

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。     

关于音叉弦振动的讨论

在大学物理教材中［１］［２］［３］常用音叉弦振动来描述驻波现象，并都认为驻波的形成原因是入射波（由音叉带动弦振动所引起的波）与反射波的干涉结果。这种解释实际上是欠妥当的。本文详细讨论了音叉弦振动形成驻波的现象及其原因。     

有限振幅驻波声场中分岔的数值研究

对闭管中有限振幅气柱振动规律进行了数值研究,结果显示有限振幅驻波场具有强烈的非线性特性,在一定条件下会出现分岔混沌现象.倍周期分岔是有限振幅驻波场达到混饨的途径之一.     

用相位图分析驻波形成

波的核心是相位，驻波的关键是入射波与反射波的相位差，入射波和反射波相位随ｘ、ｔ变化的关系可用相位图（移动的斜线）表示，而相位差仅随ｘ变化，也可用斜线表示，这样即可很方便地确定波节和波腹的位置。     

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     

驻波教学中的初相问题

从推导驻波方程的一般形式出发,讨论了入射波和反射波的初相在驻波形成中的作用和关系.     

纵驻波实验的一种新方法

众所周知,纵波是由于其振动方向与传播方向在同一直线上而形成的疏密相间波。由此而形成的纵驻波的特点是其上各点在各自平衡位置附近沿轴向振动,振幅不随时间变化,只随离原点的距离而变。但在常见的纵驻波实验中,却不能直观地表现纵驻波的这种特性。     

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181dB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。     

大振幅驻波的实验研究——Ⅰ：二次谐波的特性

本文对一维大振幅驻波场进行了较为全面的实验研究,介绍了实验研究系统,着重讨论二次谐波的特性、实验研究结果表明：二次谐波的量值在基波产压级为定值的条件下是驱动频率的函数.其变化曲线可用一简谐函数近似描述之。大振幅驻波场在频域内可划分为四个区域。在称之为\     

纵向驱动弦的次频振动实验分析

讨论纵向驱动弦时的次频驻波振动现象,与弦运动轨迹的观察方法。根据弦运动轨迹,用仿真分析谐波振动可获得弦振动的有关物理信息。实验观察到,可出现非共振驻波(次频振动)振幅可比共振驻波振幅大的多现象。     

驻波中的能量传输

我们知道,驻波没有波形的传播.实际上,驻波区域内各质点是按一定的规律以不同的振幅做谐振动,是一种多模式的振动,所有节点处的质点的振幅为零.那么,各质点振动时的能量是否像单质点的谐振动那样,机械能守恒呢?驻波区域内各部分之间是否有能量传输呢?各种教材及参考书上几乎都没有加以讨论.本文用一般波动能量的讨论方法探讨一下驻波中的能量问题,通过讨论进一步明确形变势能的概念.     

光驻波──维纳实验的数学证明

1890年,维纳(O.Wiener)第一个直接演示了光驻波的存在.图一为装置示意图.使单一波长(确切地说,波长范围非常窄)的一束平行光,垂直投射到前表面镀银的反射镜MN上,入射波和反射波叠加在一起,形成驻波.然后把涂上非常薄(厚度不到1/20波长)的透明感光膜的平玻璃片放在驻波中(如图一)感光片与镜面倾斜,约成1/100度角.曝光显影后,就得到一系列彼此等距的黑色条纹,它们位于感光底片与驻波波腹相交的区域.这里,应详细说明我们谈论的是电波动还是磁波动的波腹.实验结果表明,底片是对场E感光.下面就对此进行数学处理. 假定导体位于SSO的平面处.设…     

有限振幅驻波声场中的分岔实验研究

在一维有限振幅驻波声场中观察到了分岔现象。除了理论所预期的高次谐波存在外,次谐波、分数谐波亦存在于有限振幅驻波声场中。随基波声压级提高,最终达到混饨状态。     

论菲涅耳公式对半波损失的解释

本文对一般教科书中直接用菲涅耳公式解释电磁波的半波损失问题提出质疑,认为平行于入射面的反射波、折射波与入射波的电矢量振动的振幅一般不在同一直线上,由菲涅耳公式给出的反射波、折射波与入射波电矢量振动的振幅之比,只能描述其相应振幅之比的大小随入射角和折射角变化的关系,而不能反映其相应振幅间的位相随入射角和折射角变化的关系.笔者认为若将平行于入射面的电矢量振动的振幅分解为平行于界面法线和垂直于界面法线的两个坐标分量,然后根据边界条件导出相应振幅坐标分量之比随入射角和折射角变化的关系。便可以较为严格地解释电磁波在界面反射中发生半波损失的物理实质。 关于电磁波的半波损失在其有关学术领域中一直是一个众说纷纭的问题,近年来,在国内举行的有关学术讨论会中,对该问题的争论重新激烈起来,其争论的焦点在于如何用菲涅耳公式解释电磁波传播至两不同介质的界面时,发生半波损失现象的物理实质。 所谓半波损失,其实质是位相突变π,即电磁波经界面反射后,反射波的电矢量振动的振幅与入射波的振幅反向,亦有π的位相差。反射波位相的改变取决于具体问题的边界条件。振幅反向即位相差为π。对应半波长(λ/2)的光程改变。并非反射过程中真实失去λ/2的光程。 经典电磁理论认为,     

驻波法测量声速实验的系统误差分析

在驻波法测量声速的实验中,系统误差产生的主要原因是:声波在两端面间多次反射,入射波与反射波并非形成理想驻波;能量损耗以及回程差等。为此,在实验中应采取的措施是:选定压电换能器的反射面与接收面的距离后开始测量;准确判断测量点(极大值的位置);以及改进仪器设备等。     

Matlab GUI在驻波法测声速实验中的应用

结合教学实际,利用Matlab GUI编写了三个程序,分别用来模拟理想驻波的形成、对比合成声场振幅与声压振幅、模拟驻波法测声速。直观形象的演示,既有助于学生理解实验原理,又可以激发他们的学习兴趣。