Демонстрационное устройство колебательных и волновых явлений в физике Советский патент 1991 года по МПК G09B23/22 

Изобретение относится к средствам обучения и может быть использовано для лекционных демонстраций на большом экране колебательных и волновых явлений в физике, электротехнике и т.п.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем демонстрации сложения колебаний.

На фиг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 - его электрооптическая схема; на фиг.З - оптическая схема устройства.

Демонстрационное устройство содержит экран 1, оптический лазер 2 и расположенную между ними оптическую систему, содержащую поворотный зеркальный элемент 3, имеющий два фиксированных положения, при одном из которых лазерный луч направляется на оптико-механический отклоняющий элемент 5. а при втором - на оптико-механический отклоняющий элемент 7 и второй поворотный зеркальный элемент 4. Оптико-механический отклоняющий элемент 6, ось которого параллельна оси отклоняющего элемента 5 оптико-механический отклоняющий элемент 8 ось которого перпендикулярна оси отклоняющего элемента 7, зеркальная призма 9, ось вращения перпендикулярна оси отклоняющего элемента 5 и вращается приводом 10. призма 9 предназначена для временной развертки сигнала на экране 1 Управление отклоняющими оптико-механическими элементами осуществляется при помощи узла

11коммутации. К входам узла 11 подключены блок 12 генераторов гармонических колебаний 12 и блок 13 питания Узел 11 коммутации включает фазовращатель 14 с ручкой регулировки 15, потенциометр 16 и коммутационные элементы 17-20 (ВК1- ВК4), и внешние клеммы 21-24.

Оптико-мехэнические отклоняющие элементы 5-8 посредством коммутационных элементов 17-20 (ВК1-ВК4, например серийно выпускаемые трехпозиционные П2Т-7) независимо подключены либо к внешним клеммам (Вх.1 Вх.4), либо к блоку

12генераторов гармонических колебаний (например, серийно выпускаемые типа ГЗ - 118). Фазовращатель 14 представляет соfe

О

со

00

ю vl о

Бой, например, простейший фазовращатель, выполненный в виде симметричного моста, состоящего из двух переменных ре- зисторов и двух конденсаторов, и предназначенный для изменения фазы сигнала от О до при помощи регулировочной ручки 15, механически связанной с переменными резисторами фазовращателя (не показана). Внешние клеммы (Вх.1-Вх.4) предназначены для подключения электрических сигна- лоп внешних источников, при этом коммутационные элементы ВК1-ВК4 соединяют соответствующие оптико-механические отклоняющие элементы с внешними клеммами Вх.1:Вх.4(21-24).

Вращающаяся зеркальная призма 9 пршюдится в движение приводом 10, на- I, рп мер двигателем постоя иного тока, от источника 13 питания (например, типа В5-29). Изменение вращения скорости вращения привода регулируется ручкой потенциометра 16,

Демонстрационное устройство работает следующим образом.

Демонстрацию производят при включенном лазере 2. Для демонстрации монохроматической бегущей волны, гармонических колебаний, немонохроматической бегущей волны, интерференции когерентных волн, сложения параллельных колебаний поворотный зеркальный элемент 3 фиксируется в таком положении, при котором лазерный луч направляется на отклоняющий элемент 5, который управляется от блока 12 генераторов через коммутационный элемент 17 (ВК1) а отклоняющий элемент 6 управляется от блока 12 генераторов через фазовращатель 14 и коммутационный элемент 19, при этом ВК2 и ВК4 (18 и 20) разомкнуты,

При демонстрации сложения взаимно перпендикулярных колебаний с образованием фигур Лиссажу разного порядка зеркальный элемент 3 фиксируется в таком положении, при котором лазерный луч направляется на гальванометрический отклоняющий элемент 7, который управляется от генератора 12 через коммутационный элемент 18 (ВК2), а отклоняющий элемент 8

управляется от фазовращателя 14 через коммутационный элемент ВК4 (20).

При демонстрации всех перечисленных явлений, кроме сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний с образованием

фигур Лиссажу разного порядка, длительность временной развертки устанавливается ручкой потенциометра 16.

Формула изобретен ия Демонстрационное устройство колебательных и волновых явлений в физике, содержащее источник питания, оптический лазер, оптическую отклоняющую систему и экракцо сличающееся гем, что, с целью расширения дидактических возможностей

путем демонстрации сложения колебаний, в него введены блок генераторов гармонических колебаний, узел коммутации, а оптическая отклоняющая система содержит установленные по оптической оси лазера

поворотные зеркальные элементы, четыре отклоняющих оптико-механических элемента и зеркальную призму с приводом вращения, причем оси вращения зеркальных элементов, зеркальной призмы и трех отклоняющих оптико-механических элементов перпендикулярны к оптической оси лазера, а ось вращения четвертого отклоняющего оптико-механического элемента пер- пендикулярна к осям вращения трех

оптико-механических элементов, при этом вуходы блока генераторов подключены к информационным входам узла коммутации, к управляющему входу которого подсоединен выход блока питания, причем управляющий выход узла коммутации подключен к входу привода вращения зеркальной призмы, а информационные выходы узла комму- тации подсоединены к входам соответствующих отклоняющих оптико-мехэнических элементов.

-и

22

Изобретение относится к оИу ч|||им устройствам и может быть UMI чно для лекционных демонстрации по мке Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем де монстрации сложения колебаний Демонст- рационное устройство содержит оптический лазер, поворотные зеркальные элементы, отклоняющие омтико-механиче ские элементы, вращающуюся зеркальную призму и экран Управление осуществляется ог узла коммутации 3 ил

- L

I гпф

J

9А2йаЧ1

Z37

-J

J /

W 5