頻閃儀說明書

1、fd-3b型 頻閃儀說明書上海復旦天欣科教儀器有限公司中國 上海fd-3b 頻閃儀 fd-3b型頻閃儀是根據普通物理演示實驗的要求，在復旦大學物理系演示實驗室的密切協(xié)作之下研制而成的。本機為單片電腦數字直讀式儀器，具有閃光亮度高、光脈沖持續(xù)時間短、閃光頻率連續(xù)可調、讀數穩(wěn)定、準確，閃光燈壽命長等優(yōu)點。本儀器適用于大專院校、中等學校的物理演示實驗和學生分組實驗，也可用于生產、科研單位。基本技術數據：1、閃光頻率范圍：000.0-200.00hz；“升”、“降”按鈕連續(xù)可調。2、讀數誤差： 0.2%。3、觸發(fā)方式：內觸發(fā)或外觸發(fā)（備有外觸發(fā)訊號輸入插口）。4、閃頻穩(wěn)定度：0.1%。5、閃光持續(xù)時間

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公斤本儀器經復旦大學演示實驗室和普通實驗室配以其他的實驗裝置和儀器可進行下列實驗：1、水滴的自由落體的觀察；2、水滴的平拋運動和斜上拋運動的觀察；3、水滴在表面張力的作用下形成過程的觀察；4、觀察高速旋轉電風扇的靜止圖像，電扇轉速的快速測定；5、音叉振動、弦振動、彈性薄片振動的靜止圖像的觀察；6、測定音叉、弦、彈性薄片的固有頻率；7、駐波的物理過程的觀察；8、測量物體運動的速度、加速度、角速度

3、、角加速度等；9、驗證動量守恒定量、研究分子運動、觀測布朗運動，測量分子平均自由過程；10、其它工業(yè)上、科學研究上用作頻閃光源，對物體旋轉運動、往復運動、高速運動進行觀察或用頻閃照相，記錄它們的運動軌跡，進行定量計算。重要提示：后面板上的圓形開關應置于“0”的位置，即使燈在低亮度狀態(tài)下工作。當用戶確實需要增加燈的亮度可以短時置于“1”的位置，否則影響燈的壽命；如發(fā)現燈管工作不正常時，請關機稍等片刻再開啟!頻閃儀在物理演示實驗中的應用在物理演示實驗中，象力學，振動與波演示實驗中，由于物體的運動過程、振動過程、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動的全過程和細節(jié)。因此我們無法深刻

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

5、攝影的方法，它能把物體瞬息的運動過程，清晰地記錄在照片上，其最大的優(yōu)點是能將物體一次性的高速運動，非周期性的振動形象地顯示在照相上。但其有一個不可克服的缺點，學生觀察到只是照片上所記錄的運動過程，缺乏真實感，因此效果并不令人滿意?，F在我們介紹利用頻閃光觀測法，對高速旋轉的物體和往復運動的物體，用持續(xù)時間極短的頻閃光連續(xù)地去照亮它們，當這些作旋轉運動和往復運動的物體，以及振動著的物體的速度，頻率與閃光頻率嚴格同步時，例如對旋轉的風扇來說，連續(xù)兩次頻閃的時間間隔和電扇旋轉的周期剛好相等，也就是說每次閃光亮時，電風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)時間極短的閃光去照射高速運動的物體，就能使高速運動的物體的運動規(guī)律、過程、細節(jié)清晰地顯示出來，使學生能直觀地而形象進行觀察和研究。為了滿足物理演示實驗的需要，我們要求頻閃儀發(fā)出閃光持續(xù)時間短，亮度大，閃光頻率從0200赫茲之間連續(xù)可調，讀數方便。3b型頻閃儀就是根據大量物理演示實驗的教學要求而研制出來的。下面我們將分別介紹利用頻閃儀所作的物理演示實驗。（所有實驗要求在較暗的房間內進行觀察）。一、水滴的自由落體運動的觀察實驗裝置如圖1所示，在漏斗內盛滿清水。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、當我們適當調節(jié)頻閃儀的閃光頻率（或調節(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，有加速現象（重力加速度），所以水滴的速度越來越大。二、水滴的拋射體運動與水滴的形成過程1、水滴的平拋運動取一根尖嘴玻璃管（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，在元件上用兩根導線引兩根連接線出來，將其和具有4瓦功率的低頻信號發(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黑封泥，再將它粘在玻璃管尖嘴上，接通低頻信號發(fā)生器電源，當低頻信號發(fā)生器的輸出電壓為80v左右時，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）當頻閃儀的閃光頻率為20-30h,低頻信號發(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)律的水滴的平拋運動的圖像。（圖4）。2、水滴的斜上拋運動只要將上述的實驗裝置中的玻璃管尖嘴按排成斜上方向，重復上述的實驗步驟，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動的圖像。(圖5)3、水滴在表面張力作用下形成的全過程的觀察實驗裝置與圖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，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、高速旋轉的電風扇的葉片的轉速測定方法。將電風扇的電源接通，使電風扇高速穩(wěn)定地旋轉。再將fb-2型頻閃儀的閃光去照亮電風扇，使頻閃儀的閃光頻率從高頻調節(jié)到低頻，當調節(jié)到電扇的葉片停留在空間某一位置不動，那么頻閃儀的閃光頻率就是電扇的轉速，為了避免電風扇葉片的對稱會帶來的判斷錯誤，我們可以在實驗前先分別在

10、電扇三張葉片上寫上a、b、c的記號，這樣我們只要首先觀察到電風扇葉片上a、b、c的記號，就能正確無誤地測定電扇葉片的轉速，否則就不是的。四、駐波的運動過程的觀察實驗裝置如圖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度可以進行調節(jié)，以改變鋸條的固有振動頻率，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，接通低頻信號發(fā)生器電源，調節(jié)信號發(fā)生器的輸出頻率，使鋸條在壓電陶瓷元件作用下產生共振現象而形成最大的振動振幅，移動右邊的鐵支座，改變錦綸的張力使錦綸線形成駐波?，F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，此時我們將觀察到弦駐波緩慢的運動過程和運動特點：（圖8）。（a）錦綸線上所有各點的振動頻率相同；（b）錦綸線振動的振幅從波節(jié)的零值到波腹的最大值；（c）兩個