頻閃儀說明書

1、fd-3b型 頻閃儀說明書上海復(fù)旦天欣科教儀器有限公司中國(guó) 上海fd-3b 頻閃儀 fd-3b型頻閃儀是根據(jù)普通物理演示實(shí)驗(yàn)的要求，在復(fù)旦大學(xué)物理系演示實(shí)驗(yàn)室的密切協(xié)作之下研制而成的。本機(jī)為單片電腦數(shù)字直讀式儀器，具有閃光亮度高、光脈沖持續(xù)時(shí)間短、閃光頻率連續(xù)可調(diào)、讀數(shù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確，閃光燈壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。本儀器適用于大專院校、中等學(xué)校的物理演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，也可用于生產(chǎn)、科研單位?；炯夹g(shù)數(shù)據(jù)：1、閃光頻率范圍：000.0-200.00hz；“升”、“降”按鈕連續(xù)可調(diào)。2、讀數(shù)誤差： 0.2%。3、觸發(fā)方式：內(nèi)觸發(fā)或外觸發(fā)（備有外觸發(fā)訊號(hào)輸入插口）。4、閃頻穩(wěn)定度：0.1%。5、閃光持續(xù)時(shí)間

2、為：100微秒。6、每次發(fā)光能量約為：0.6焦耳。7、閃光次數(shù)大于百萬次。供電電源：額定電壓：220v5% 50hz耗電功率：75w外型尺寸：280 mm220 mm150 mm（包括突出部分）重 量：3公斤本儀器經(jīng)復(fù)旦大學(xué)演示實(shí)驗(yàn)室和普通實(shí)驗(yàn)室配以其他的實(shí)驗(yàn)裝置和儀器可進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：1、水滴的自由落體的觀察；2、水滴的平拋運(yùn)動(dòng)和斜上拋運(yùn)動(dòng)的觀察；3、水滴在表面張力的作用下形成過程的觀察；4、觀察高速旋轉(zhuǎn)電風(fēng)扇的靜止圖像，電扇轉(zhuǎn)速的快速測(cè)定；5、音叉振動(dòng)、弦振動(dòng)、彈性薄片振動(dòng)的靜止圖像的觀察；6、測(cè)定音叉、弦、彈性薄片的固有頻率；7、駐波的物理過程的觀察；8、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度、加速度、角速度

3、、角加速度等；9、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定量、研究分子運(yùn)動(dòng)、觀測(cè)布朗運(yùn)動(dòng)，測(cè)量分子平均自由過程；10、其它工業(yè)上、科學(xué)研究上用作頻閃光源，對(duì)物體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)、高速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察或用頻閃照相，記錄它們的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行定量計(jì)算。重要提示：后面板上的圓形開關(guān)應(yīng)置于“0”的位置，即使燈在低亮度狀態(tài)下工作。當(dāng)用戶確實(shí)需要增加燈的亮度可以短時(shí)置于“1”的位置，否則影響燈的壽命；如發(fā)現(xiàn)燈管工作不正常時(shí)，請(qǐng)關(guān)機(jī)稍等片刻再開啟!頻閃儀在物理演示實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用在物理演示實(shí)驗(yàn)中，象力學(xué)，振動(dòng)與波演示實(shí)驗(yàn)中，由于物體的運(yùn)動(dòng)過程、振動(dòng)過程、波的傳播過程變化得十分迅速，以至我們無法觀察這些物體運(yùn)動(dòng)的全過程和細(xì)節(jié)。因此我們無法深刻

4、理解它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物理圖像。象高速旋轉(zhuǎn)的電扇，我們觀察到電扇葉片連成一片，水滴的自由下落和拋射運(yùn)動(dòng)，我們觀察到的是線狀的水流。這是受到人的視覺暫留效應(yīng)的影響。人們的眼睛在看到一發(fā)光物體后，在眼睛的視網(wǎng)膜上留下該物體的像，然后通過視覺神經(jīng)傳入大腦皮層形成視覺形象。由于人眼的生理特點(diǎn)，在發(fā)光物體消失后，人眼視網(wǎng)膜上的像并不立即消失，而是還保留大約0.1秒的時(shí)間（眼睛的視覺暫留時(shí)間的長(zhǎng)短與視網(wǎng)膜所接受的亮度大小有關(guān)），我們將這種現(xiàn)象稱之謂眼睛視覺暫留效應(yīng)。而在觀察高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，已經(jīng)過去的物體的像和現(xiàn)在物體的像，由于視覺暫留效應(yīng)的影響，而無法區(qū)分。為了觀察重復(fù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)、波動(dòng)，有人采用頻閃

5、攝影的方法，它能把物體瞬息的運(yùn)動(dòng)過程，清晰地記錄在照片上，其最大的優(yōu)點(diǎn)是能將物體一次性的高速運(yùn)動(dòng)，非周期性的振動(dòng)形象地顯示在照相上。但其有一個(gè)不可克服的缺點(diǎn)，學(xué)生觀察到只是照片上所記錄的運(yùn)動(dòng)過程，缺乏真實(shí)感，因此效果并不令人滿意?，F(xiàn)在我們介紹利用頻閃光觀測(cè)法，對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的物體和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體，用持續(xù)時(shí)間極短的頻閃光連續(xù)地去照亮它們，當(dāng)這些作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體，以及振動(dòng)著的物體的速度，頻率與閃光頻率嚴(yán)格同步時(shí)，例如對(duì)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇來說，連續(xù)兩次頻閃的時(shí)間間隔和電扇旋轉(zhuǎn)的周期剛好相等，也就是說每次閃光亮?xí)r，電風(fēng)扇的葉片總是在原來地方被閃光照亮，這樣我們所觀察到電風(fēng)扇的葉片仿佛是停在空間某一位置。

6、因此我們利用頻閃儀發(fā)出持續(xù)時(shí)間極短的閃光去照射高速運(yùn)動(dòng)的物體，就能使高速運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、過程、細(xì)節(jié)清晰地顯示出來，使學(xué)生能直觀地而形象進(jìn)行觀察和研究。為了滿足物理演示實(shí)驗(yàn)的需要，我們要求頻閃儀發(fā)出閃光持續(xù)時(shí)間短，亮度大，閃光頻率從0200赫茲之間連續(xù)可調(diào)，讀數(shù)方便。3b型頻閃儀就是根據(jù)大量物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求而研制出來的。下面我們將分別介紹利用頻閃儀所作的物理演示實(shí)驗(yàn)。（所有實(shí)驗(yàn)要求在較暗的房間內(nèi)進(jìn)行觀察）。一、水滴的自由落體運(yùn)動(dòng)的觀察實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，在漏斗內(nèi)盛滿清水。旋松螺絲夾子讓水滴連續(xù)地、以恒定的速率落下，在水滴流的后面用3b型頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮。在水滴流前面就能

7、觀察到如圖2所示的圖像，即原來看上去是一股線狀的水滴流變成了一連串由密到疏的水滴、當(dāng)我們適當(dāng)調(diào)節(jié)頻閃儀的閃光頻率（或調(diào)節(jié)水滴流下落的速度），我們即可在空間看到一串固定不動(dòng)的水滴，它的圖像是從上向下看，水滴由密變疏，這充分說明水滴自由下落時(shí)，有加速現(xiàn)象（重力加速度），所以水滴的速度越來越大。二、水滴的拋射體運(yùn)動(dòng)與水滴的形成過程1、水滴的平拋運(yùn)動(dòng)取一根尖嘴玻璃管（尖嘴直徑為1毫米左右），將其固定在鐵支座上，通過橡皮管將水通入玻璃管，從尖嘴射出一股恒定的水滴流，在水滴流后面用3b型頻閃儀照亮，此時(shí)我們將觀察到這股水滴流將是雜亂無章的。為了使這股水滴流變成一顆一顆有規(guī)則的水滴，我們可采用一種巧妙的方法

8、。取一片htd27a壓電陶瓷元件，在元件上用兩根導(dǎo)線引兩根連接線出來，將其和具有4瓦功率的低頻信號(hào)發(fā)生器輸出端相連接（輸出阻抗為5k），在壓電陶瓷元件背后的黃銅皮上沾一點(diǎn)黑封泥，再將它粘在玻璃管尖嘴上，接通低頻信號(hào)發(fā)生器電源，當(dāng)?shù)皖l信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓為80v左右時(shí)，從玻璃管尖嘴射出的水滴流在頻閃光照射下變成一串有規(guī)則的水滴。（圖3）當(dāng)頻閃儀的閃光頻率為20-30h,低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率為200-300h，我們即可在空間觀察到停留在空間的一連串有規(guī)律的水滴的平拋運(yùn)動(dòng)的圖像。（圖4）。2、水滴的斜上拋運(yùn)動(dòng)只要將上述的實(shí)驗(yàn)裝置中的玻璃管尖嘴按排成斜上方向，重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)步驟，我們將在空間觀察到

9、停留在空間的一連串有規(guī)律的水滴的斜上拋運(yùn)動(dòng)的圖像。(圖5)3、水滴在表面張力作用下形成的全過程的觀察實(shí)驗(yàn)裝置與圖3相同只要將頻閃儀照亮玻璃管尖嘴前附近的一串水滴，我們可以形象而直觀地觀察到，一顆水滴是怎樣脫離水流，拉長(zhǎng)，斷裂，最后在表面張力作用下收縮成一顆顆水滴的。如圖6所示。十分形象和有趣。三、高速旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇的葉片的轉(zhuǎn)速測(cè)定方法。將電風(fēng)扇的電源接通，使電風(fēng)扇高速穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。再將fb-2型頻閃儀的閃光去照亮電風(fēng)扇，使頻閃儀的閃光頻率從高頻調(diào)節(jié)到低頻，當(dāng)調(diào)節(jié)到電扇的葉片停留在空間某一位置不動(dòng)，那么頻閃儀的閃光頻率就是電扇的轉(zhuǎn)速，為了避免電風(fēng)扇葉片的對(duì)稱會(huì)帶來的判斷錯(cuò)誤，我們可以在實(shí)驗(yàn)前先分別在

10、電扇三張葉片上寫上a、b、c的記號(hào)，這樣我們只要首先觀察到電風(fēng)扇葉片上a、b、c的記號(hào)，就能正確無誤地測(cè)定電扇葉片的轉(zhuǎn)速，否則就不是的。四、駐波的運(yùn)動(dòng)過程的觀察實(shí)驗(yàn)裝置如圖7所示，取一根鋸條，將其用鐵夾子固定在鐵支座上，鋸條在鐵夾子中的長(zhǎng)度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改變鋸條的固有振動(dòng)頻率，將裝有兩根引線的壓電陶瓷元件的黃銅皮沾上黑封泥后粘在鋸條上，將壓電陶瓷元件的兩根引線和低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出端相連接（輸出阻抗為5k），用一根錦綸線將鋸條和另一根鐵支座連接起來，接通低頻信號(hào)發(fā)生器電源，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，使鋸條在壓電陶瓷元件作用下產(chǎn)生共振現(xiàn)象而形成最大的振動(dòng)振幅，移動(dòng)右邊的鐵支座，改變錦綸的張力使錦綸線形成駐波。現(xiàn)在用3b型頻閃儀發(fā)出的白光去照亮弦駐波，使閃光頻率和鋸條的共振頻率稍有不等，此時(shí)我們將觀察到弦駐波緩慢的運(yùn)動(dòng)過程和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：（圖8）。（a）錦綸線上所有各點(diǎn)的振動(dòng)頻率相同；（b）錦綸線振動(dòng)的振幅從波節(jié)的零值到波腹的最大值；（c）兩