简谐振动合成

【实验目的】
演示同一方向简谐振动的合成和相互垂直简谐振动的合成及“拍”的现象。
【实验器材】
 简谐振动合成仪，如图14-1所示，绘图纸，不同颜色的笔若干支。

图 14-1

    简谐振动合成仪有两个振动系统，上为振动系统B，下为振动系统C，B的滑动板E同时作为C的副基板。C滑架可在E上滑动，C上连接的笔G可在纸D上描绘出B、C二谐振动的合成图线。B产生X方向的分振动，C可产生X方向或Y方向的振动（可调）。谐振动的相差0-360o可调。B、C振动系统的变速齿轮组由内向外啮合顺序操作频率比依次为1:2、8:7、1:1、2:3。
【实验原理】
    因为一个作圆周运动的质点在任一方向上的分量是一个简谐振动。所以，我们可以用一个质点同时参与不同的圆周运动，从而得到简谐振动的合成。
如果同时观察两个不同的圆周运动的某一个相同方向的分量，可以观察到同方向上的简谐振动的合成。若观察两个圆周运动的相互垂直的分运动，就可以得到相互垂直的简谐振动的合成。
【实验操作与现象】
一、同方向简谐振动的合成
1．松开C振动系统的定位螺丝，使C的振动的方向与B的振动方向相同（均为水平方向），调节配重，使C振动的旋转扁条处处静止。
2．使C的振动单独在记录纸上画一直线，再使B振动也单独在记录纸上画一直线，如两者重合或构成一条更长的直线，则达到实验要求，否则再继续调节，调节好后，把定位螺丝紧固。
3．调节B振动系统的变速齿轮组，使B、C二振动的频率比为1:1。
4．先将B振动、C振动和走纸的三个电源开关处于“开”的位置，再合上电源总开关，使B振动、C振动和走纸三个系统同时启动。
5．注意在绘图纸上观察彩色笔的运动方向和画出的图形。
二、相互垂直简谐振动的合成
1．松开C振动系统的定位螺丝，转动第二振动的方向便与B的振动垂直，调节配重，使C振动的旋转扁条处处静止。
2．使B振动单独在记录纸上画一条水平直线，再使C的振动也单独在记录纸上画一条垂直直线，若两线相交为90o，则达到实验要求，否则再继续调节，调节好后，把定位螺丝紧固。
3．选定B、C二振动的频率比及相差，先断开走纸开关，闭合B、C二振动的电源开关，然后再闭合电源总开关，也就是在不走纸的情况下，B、C二振动同时启动，避免相差发生改变。
4．注意在绘图纸上观察彩色笔的运动方向和画出的图形。
5．改变B、C二振动的频率比及相差，在绘图纸上可看到各种图形，即李萨儒图形。
三、“拍”
1．调节B、C二振动系统为同方向的振动。
2．调节B振动系统的变速齿轮组，使B、C二振动的频率比为8:7。
3．先合上B振动、C振动和走纸的三个电源开关，再合上电源总开关，在绘图纸上可看到“拍”的振动曲线图形。
【注意事项】
1．调节B振动系统的变速齿轮组时，不要用蛮劲，避免损坏仪器。