專利名稱：電磁波的干涉、衍射、偏振演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本裝置屬于物理演示實(shí)驗(yàn)儀器。
目前國(guó)內(nèi)外已有的電磁波演示裝置，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝備笨重，操作不便，演示內(nèi)容少，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。不適合中等學(xué)校物理教學(xué)的應(yīng)用。
為使我國(guó)中等學(xué)校物理教學(xué)能具有一套演示電磁波性質(zhì)的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器，特研制本實(shí)用新型。
該電磁波的干涉、衍射、偏振演示器吸收了國(guó)內(nèi)外電磁波演示裝置的物理思想，在電路基本原理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，觀察方法，演示內(nèi)容，加工工藝等許多方面，都有較大的創(chuàng)新，能較好地適應(yīng)我國(guó)目前中等學(xué)校物理教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的要求。電磁波發(fā)射器的電源采用一般整流電路的基本原理，所用元件少，電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。選用塊CMOS數(shù)字電路構(gòu)成方波內(nèi)調(diào)制器，頻率連續(xù)可調(diào)，使揚(yáng)聲器所發(fā)聲響的音調(diào)連續(xù)變化，根據(jù)波導(dǎo)理論，研制許多金屬平行板結(jié)構(gòu)的模擬演示器件，使演示內(nèi)容豐富多樣，可以三種方式同時(shí)或分別進(jìn)行觀測(cè)，即收聽(tīng)揚(yáng)聲器的音響，觀察電流表指示數(shù)值，觀看長(zhǎng)余輝慢掃描示波器熒光屏上的圖象。如輸入外調(diào)制信號(hào)，還可以模擬廣播電臺(tái)的發(fā)送與接收?？杉ぐl(fā)學(xué)生的情緒，引起濃厚興趣，加強(qiáng)課堂演示效果，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。該儀器可演示電磁波的干涉、衍射、偏振、反射、折射、駐波等十幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，比國(guó)外現(xiàn)有的儀器多一倍。可用于中學(xué)，也可用于大、中專院校。
該儀器由電磁波發(fā)射器〔1〕、接收器〔2〕、信號(hào)指示器(喇叭〔15〕、演示電表、示波器)、和演示器件〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕及玻璃板〔8〕等部分組成。
電磁波發(fā)射器〔1〕是發(fā)射電磁波的裝置，由波導(dǎo)諧振腔〔9〕，角錐喇叭天線〔10〕電源(由變壓器〔11〕、一塊CMOS集成電路〔12〕及兩塊穩(wěn)壓電路組成)和儀器外殼等部分組成。
波導(dǎo)諧振腔〔9〕是一段三厘米波終端短路的波導(dǎo)，在波導(dǎo)寬邊中間電場(chǎng)強(qiáng)度極大處裝入耿氏二極管，其正極與波導(dǎo)壁絕緣。在波導(dǎo)寬邊還裝有匹配螺釘，起調(diào)節(jié)振蕩頻率及輸出功率的作用。
角錐喇叭天線〔10〕是向空間發(fā)射電磁波的裝置，通過(guò)儀器外殼用螺絲與諧振腔〔9〕連接在一起。
電源由整流、濾波、穩(wěn)壓和調(diào)制等電路組成，所有元器件組裝在一塊印刷線路板上，緊固在儀器外殼的底盤上，供給耿氏二極管所需要的工作電壓，將方波調(diào)制信號(hào)巧妙地加入電源電路，運(yùn)用電位器改變調(diào)制信號(hào)的頻率，使其連續(xù)可調(diào)。
將波導(dǎo)諧振腔〔9〕、角錐喇叭天線〔10〕、電源組裝在一起，成為一個(gè)完整的電磁波發(fā)射器〔1〕。儀器外殼的面板上安裝有指示燈的開(kāi)關(guān)按鈕、改變調(diào)制信號(hào)頻率的電位器〔13〕。
接收器〔2〕是接收電磁波的裝置。由檢波二極管〔14〕和支架〔16〕組成，安裝在接收信號(hào)功率放大器外殼上。檢波二極管〔14〕正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與喇叭〔15〕、電表示波器的輸入端相連接。
信號(hào)顯示器是指示電磁波強(qiáng)弱的裝置。它的輸入端通過(guò)導(dǎo)線與檢波波二極管〔14〕的輸出端相連。它是由信號(hào)放大電路、揚(yáng)聲器、演示電流表等組成。通過(guò)外殼將接收器〔2〕組成一體。該儀器有三種顯示方式，揚(yáng)聲器〔15〕發(fā)聲通過(guò)音響效果顯示電磁波的強(qiáng)弱，通過(guò)演示電流表指針偏轉(zhuǎn)大小顯示電磁波的強(qiáng)弱，通過(guò)示波器的圖象顯示電磁波的強(qiáng)弱。
演示器件〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕、〔8〕是演示電磁波反射、干涉、衍射、和偏振等各種不同性質(zhì)的裝置。電磁波從角錐喇叭天線〔10〕發(fā)射出來(lái)，直接輻射在有關(guān)演示器件上，由于電磁波與有關(guān)演示器件發(fā)生相互作用的結(jié)果，而產(chǎn)生電磁波的反射、干涉、衍射和偏振等電磁波的各種不同性質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)把有關(guān)演示器件放在發(fā)射器 〔1〕和接收器〔2〕中間的適當(dāng)位置。根據(jù)演示內(nèi)容的不同，有如下各種類型演示器件〔3〕為等邊直角三角形金屬平行板棱鏡，每片外形尺寸可為150×150×210mm，可為7－11片放在發(fā)射器與接受管之間的適當(dāng)位置，演示電磁波的折射。
演示器件〔4〕為等邊三角形金屬平行板棱鏡，每片用于外形尺寸可為150×150×170mm，可為7－11片，放在發(fā)射器與接受器之間的適當(dāng)位置，用于演示電磁波的折射。
演示器件〔5〕為半園柱金屬平行板棱鏡每片外形尺寸可為φ110mm，放在發(fā)射器與接受器之間的適當(dāng)位置，可用于演示電磁波的折射。
演示器件〔6〕為四分之一波片板，每片外形尺寸為20×150mm，放在邁克耳遜干涉演示的發(fā)射器與一塊反射板之間的適當(dāng)位置，用于演示邁克耳遜干涉的由極大變?yōu)闃O小或由極小變極大的實(shí)驗(yàn)。
演示器件〔7〕為二分之一波片板，每片外形尺寸為40×150mm，放在雙縫干涉演示的一個(gè)單縫的一側(cè)的適當(dāng)位置，用于演示，雙縫干涉的由極大變?yōu)闃O小或由極小變?yōu)闃O大的實(shí)驗(yàn)。
演示器件〔8〕為玻璃板(對(duì)電磁波來(lái)說(shuō)屬于半透射半反射)，外形尺寸為150×170mm，放在發(fā)射器，接受器與兩塊反射板之間的適當(dāng)位置，可用于演示邁克耳遜干涉。
該儀器還配有附件反射板、干涉板及底座。
附


圖1為電磁波的干涉、衍射、偏振演示器的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
附圖2為演示器件結(jié)構(gòu)示意圖
權(quán)利要求一種由發(fā)射器、接收器、演示器件等構(gòu)成的電磁波的干涉、衍射、偏振演示器，其特征在于具有CMOS集成電路[12]、電位器[13]，檢波接收部分[14]與音頻功率放大部分為一體，且具有演示器件等邊直角三角形金屬平行板棱鏡[3]、等邊三角形金屬平行板棱鏡[4]、半園形金屬平行板棱鏡[5]、四分之一波片板[6]、二分之一波片板[7]及玻璃板[8]。
專利摘要本實(shí)用新型屬物理演示實(shí)驗(yàn)儀器。其特征在于具有CMOS集成電路(12)、電位器(13)，檢波接收部分(14)與音頻功率放大部分為一體，且具有演示器件等邊直角三角形，金屬平行板棱鏡(3)等邊三角形金屬平行板棱鏡(4)、半圓形金屬平行板棱鏡(5)、四分之一波片板(6)、二分之一波片板(7)及玻璃板(8)。該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、攜帶方便、電壓低、電流小、安全可靠、使用維修方便、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低。演示內(nèi)容多樣新穎，采取聽(tīng)、看等各種觀測(cè)形式、效果明顯、直觀。
文檔編號(hào)G09B23/18GK2112869SQ9020401
公開(kāi)日1992年8月12日 申請(qǐng)日期1990年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月5日
發(fā)明者蔡懷昌, 周振鐸, 盧洪波, 姜鳳怡 申請(qǐng)人:東北師范大學(xué)