瞿山　夏清華

摘? 要：制作了一種利用激光、揚(yáng)聲器、功放和手機(jī)等材料構(gòu)成的李薩如圖形演示儀，利用手機(jī)產(chǎn)生不同頻率，不同振幅的正弦波信號(hào)，通過功率放大分別傳輸至不同方向放置的兩個(gè)揚(yáng)聲器，帶動(dòng)兩塊一端固定的pvc板擺動(dòng)。板的另一端粘附有水平方向上向儀器中部偏折45°的平面反射鏡，通過板的擺動(dòng)帶動(dòng)平面鏡以相同的頻率運(yùn)動(dòng)，激光束射入平面反射鏡，可以投射出各式李薩如圖形。儀器具有取材方便、操作簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)，適用于大學(xué)物理課堂教學(xué)等場(chǎng)景。

關(guān)鍵詞：李薩如圖形;演示儀;手機(jī)

中圖分類號(hào)：O411.3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）29-0033-02

Abstract： A Lissajous-Figure demonstration instrument composed of laser， loudspeaker， power amplifier and mobile phone is made， which uses mobile phone to produce sine wave signals with different frequencies and amplitudes. Through the power amplification， it is transmitted to the two loudspeakers placed in different directions， and the two PVC boards fixed at one end are driven to wobble. The other end of the plate is attached to a plane mirror with a horizontal deflection of 45° to the middle of the instrument. The plane mirror is driven by the swing of the plate at the same frequency， and the laser beam is injected into the plane reflector， which can project all kinds of Lissajous-Figure. The instrument has the advantages of convenient material extraction and easy operation， and is suitable for college physics classroom teaching and other scenes.

Keywords： Lissajous-Figure; demonstration instrument; mobile phone

在多數(shù)的李薩如圖形實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用示波器顯示李薩如圖形是較為常見的手段，其有著趣味性低、便攜性差和成本高等缺點(diǎn)。近年來手機(jī)的迅速發(fā)展使得手機(jī)能在部分物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中嶄露頭角，本文正是描述了一種使用手機(jī)充當(dāng)信號(hào)源，揚(yáng)聲器作為震源，主體材料易獲取的李薩如圖形演示儀，其演示效果好，成本低，趣味性強(qiáng)。

1 實(shí)驗(yàn)儀器

圖1為儀器的實(shí)物正面和側(cè)面，演示儀的主體結(jié)構(gòu)為木頭，pvc板制成，由熱熔膠固定。儀器的震源部分由兩個(gè)震動(dòng)方向互相垂直的揚(yáng)聲器組成，電源和信號(hào)處理均由兩根規(guī)格相同的功放線提供，這樣可以較為方便的與移動(dòng)設(shè)備連接。揚(yáng)聲器的紙盆上有一個(gè)用熱熔膠固定的鉆孔瓶蓋，通過適宜規(guī)格的螺釘與光杠桿的末端部分連接。光杠桿部分由pvc板制成，一端固定，一端連接平面反射鏡，其擺放方向與兩揚(yáng)聲器紙盆平行，pvc板尾部黏附兩向內(nèi)的平面反射鏡，這可使得光路縮短，既可以減小儀器所占體積，又可以演示李薩如圖形的分解與合成。儀器演示時(shí)，只需將激光筆調(diào)整至使兩平面反射鏡均能接受到光，改變不同輸入信號(hào)頻率，即能顯示不同樣式的李薩如圖形。

2 儀器設(shè)計(jì)制作

（1）如圖2（a）所示，選取一塊355mm*255mm大小，厚度為15-20mm的底座，將其做圓角處理，防止托持時(shí)的割手感。以底座為標(biāo)準(zhǔn)，切割一塊同大小pvc板，在板下端切割出25mm*220mm的缺口，距上端45mm，左端75mm處切割一塊35mm*105mm的缺口。距板上端95mm，右端75mm處為圓心，揚(yáng)聲器底座尺寸為半徑，切出圓形缺口。將切割完的pvc板黏附于底座上，做圓角處理。

（2）如圖2（b）所示，分別切割25mm*220mm*90mm和35mm*105mm*85mm的兩塊木樁。在第一塊木樁，距上端13mm，左端20mm處搗通10mm*50mm的缺口，距上端30mm，右端30mm處搗通同樣規(guī)格但互相垂直的缺口。以第二塊木樁的105mm*85mm面中心處為圓心，揚(yáng)聲器底座尺寸為半徑，搗出厚度為20mm的缺口。

（3）切割出兩規(guī)格為350mm*50mm的pvc板，板一端切出向內(nèi)45°角的如圖2（a）所示的平面，并分別黏附上平面反射鏡，另一端插入并固定于第一塊木樁所搗通的兩個(gè)缺口。將兩個(gè)揚(yáng)聲器分別黏附于底座和第二塊木樁上所切出的圓形缺口處，兩塊木樁黏附于底座上對(duì)應(yīng)的缺口，在揚(yáng)聲器紙盆中心處用熱熔膠固定一鉆孔瓶蓋，并用規(guī)格適宜的螺釘與規(guī)格350mm*50mm的pvc板連接。將兩根功放線與揚(yáng)聲器連接，接上手機(jī)與充電寶，演示儀即可工作。

3 實(shí)驗(yàn)過程

（1）將兩個(gè)揚(yáng)聲器的電源線與充電寶連接，耳機(jī)線插入智能手機(jī)的耳機(jī)插孔;

（2）打開激光筆的開關(guān)，調(diào)整激光使其照射到兩個(gè)平面鏡的中心位置附近;

（3）打開兩個(gè)智能手機(jī)中的聲音信號(hào)發(fā)生器，調(diào)整振幅和頻率倍數(shù)比，點(diǎn)擊“Play”，觀察李薩如圖形;

（4）改變頻率倍數(shù)比，觀察李薩如圖形;

（5）完成實(shí)驗(yàn)，整理好儀器。

4 實(shí)驗(yàn)效果（見圖3）

參考文獻(xiàn)：

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