基本信息
- 项目名称：
- 基于多普勒效应的水波特性研究装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品是利用多普勒效应对水波传播（不同于声波、光波）的研究。
- 详细介绍：
- 通过毛玻璃屏清晰展现水波波纹疏密情况，直接演示出多普勒效应，通过设计出的光电检测装置无接触地测量出水波的频率及频率的变化情况。针对水波振幅微弱的特点，我们专门设计出了利用光杆杆放大效应的光电检测装置,无接触的测量水波频率。 研究了波源运动，探头不动情况下水波波速的变化，得到了波源运动将导致水波波速发生改变的重要结论。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：通过毛玻璃屏清晰展现水波波纹疏密情况，直接演示出多普勒效应，通过设计出的光电检测装置无接触地测量出水波的频率及频率的变化情况。 创新点：针对水波振幅微弱的特点，我们专门设计出了利用光杆杆放大效应的光电检测装置,无接触的测量水波频率。 主要技术指标：研究了波源运动，探头不动情况下水波波速的变化，得到了波源运动将导致水波波速发生改变的重要结论。
科学性、先进性
- 利用水波做多普勒效应展示，可以充分利用水波波形容易观察，现象明显，通过移动波源的位置就可以直观的观察到多普勒效应，十分简单、方便。但是通过调查我们发现，在国内尚未有一种利用水波演示多普勒效应的装置能够同时测得多普勒频率。 本作品在设计频率测量仪利用光杠杆效应，通过折射的激光在水波波纹一个周期内将有两次抖动可以接受到，在适当距离通过集成电转化及放大器件OPT101接收抖动的激光，再利用虚拟仪器平台LabVIEW编写的软件完成对采集到的数据进行处理，以此得到多普勒频率。利用此原理设计的多普勒频率测量仪在测量频率时方便、准确、便于操作，可以准确体现多普勒效应。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年11月在广东省物理学会举办的广东省第十一届大学生物理实验设计大赛中获得一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品便于应用于多普勒效应的教学演示上，面向学生使用的可靠、直观、操作性强、物理量显示简洁的多普勒效应综合实验装置，十分适合应用于多普勒实验教学中。通过光信号采集处理，可以在计算机上显示出水波的频率。在测量水波波速，同时利用本装置还探讨了波源运动时的水波色散特性，十分新颖。
同类课题研究水平概述
- 多普勒效应是高中及大学物理的一个重要内容，因此直观形象的演示出多普勒效应以便于学生的理解掌握显得十分必要。目前多普勒效应的教学演示仪器在市场上较多，但是这些仪器多采用光波、声波等进行演示。声波是经常用来演示多普勒效应的，但是利用声波虽然可以通过声音变化说明多普勒效应，但不直观且没有数据进行支持；采用光波虽然便于量化多普勒效应，但是因为光速达到 ，如此快的速度要求物体运动速度只有接近光速，才能有较大的相对频移量，以目前技术这显然难以实现，因此用光波来演示多普勒效应最终还是多采用双干涉法再转化为声音进行演示，这样仍然没有摆脱声音演示不直观的缺点，因而这样的多普勒效应演示仪在市场上虽然较多，但因为存在上述的不足，不能引导学生深入掌握并运用多普勒效应。 利用水波做多普勒效应展示，可以充分利用水波波形容易观察，现象明显，通过移动波源的位置就可以直观的观察到多普勒效应，十分简单、方便。 虽然利用水波具有如此多优点，但是通过调查我们发现，在国内尚未有一种利用水波演示多普勒效应的装置能够同时测得多普勒频率，通过多普勒频率与现象对比来深入浅出的说明多普勒效应，因而设计一种利用水波演示多普勒效应，同时又能够测量水波多普勒频率的装置，显得尤为重要。
