NTHU General Physics Laboratory

國立清華大學普通物理實驗室

實驗7.一維駐波與二維共振的克拉尼圖案 (Standing Waves)

課程講義(Lab Handouts)

儀器使用說明書(Common equipment)(請同學務必下載)





一、目的

自然界的波主要分為力學波(mechanical wave)、電磁波(electromagnetic wave)和物質波
(matterwave)等三大類。在自然界中很容易觀察到力學波的存在和其各種現象,但卻

不易觀察到電磁波和物質波的存在及其各種現象。本實驗將藉由探究力學波動在不同

傳播介質中的波動和共振現象,並將對力學波的了解延伸至對電磁波和物質波的認識。

 

在實驗中將觀測繩線、金屬環及彈簧的共振現象,及力學波在不同形狀之金屬平板上

的駐波行為,並觀測著名的克 拉尼共振圖形(Chladni resonance patterns)。更探討產生駐波共振所需的條件。實驗中所有觀測到的現象和結果,

可延伸至對電磁波和物質波現象的探討


二、 簡介


自然界所有的波主要分為三類:力學波、電磁波和物質波,這三類波動大量地圍繞在

我們周遭,並充分應用在我們日常生活上。一般人雖然可以很容易地在自然界中觀察

到各種力學波的存在和其有趣且有用的波動現象,但卻很不容易直接觀察到電磁波和

物質波的存在和各種現象,以致於一般大眾對此兩類波動通常較為陌生,許多人甚至

因為對之不理解而產生了許多錯誤的認識,並對之產生嚴重的懼怕和排斥心態。

 

雖然不易藉由直接觀測到電磁波和物質波的存在與否,使我們深入認識這兩類型的波動,但我們可藉由對力學波動的瞭解,以延伸對電磁波和物質波動的認識。

 

三、實驗器材


振動儀 信號產生器
彈簧 不同長度之鋁製金屬長片組
鋁製金屬線環 直徑24 cm 圓形鋁製平板
24 x 24 cm²正方形鋁製平板 鋁製小提琴形平板
桌邊支撐夾具1 組
滑輪含支架1 組
L-型支撐架
專用細沙
灑砂瓶
精密天平(共用)
一般電子天平(共用)
黑色檔板
細砂收集箱
數位相機 (自備)
   
詳細實驗內容請下載講義。