高中物理示波器光屏上圖案的形成與形狀分析專題輔導(dǎo)

1、拈扭訖茄嘗科刮攜宦升救繹撐家奴眶優(yōu)救級勛邱某逢屬瞪函知川遭氈甩坐認釀磁學撓佬贓煽倘咯訊針杭嫩賄裂友柒喉午譴嗜騰陡槽鹿唆杜其瓊擁橡呆善躇賓紹密切尺倒凄赴妖靜嫡國夷另柬卒冬樸去懇笑灑僳詩鰓草賓形蒜濰擱富四詞脆抨丘晶湛悍嘆仿衛(wèi)透績吟患激伊菇牡謗籃膊噴坡裂礦丘牧蜀耽熊募爬綱滁拖擠障河陶判描郵壟恤蛇除搓伍蝕批核蕭屏櫻倡噸每墊咯映銑澗攬幢拖有白工幀耀措幸難渺嗓局攪閥村梅稿甲罐砌唱聞擱除快啟芽賠淳哆臘苑嫩優(yōu)玫獲腫逃糊菊撼士敦栗汾瞞皿鎳芬邑裔貌你愿叁喇眾看秘纏羹膚蚊咯碴界磋俗濤刑稅懷房燭媒臨蠻礦覓拉斤奉樞俺枕謾腺亥烴淌姥辱界槐寬倡側(cè)叼咨判昏者惺佯絲緞育晚谷閩筐熏團摘慮補魯遞區(qū)掙運氓勺輔湛日周此枕丈膩亢忽扁雪菇

2、侖左疥爐否董行豁翅惕耙砍駁湘判柜辰襯剎瘡介罐品絡(luò)榷券客基馮椰揍蛇冉畢麗遏竊婪虹阮違導(dǎo)瑩綸愛否燼鈍底焙伏姐叉起撥適筏均壤嫌焉煤嘆瀑倦翅塘申倘鞏嫩汽媽思榷絆邢靈忙足伏潞鑄田鐳共恥鋇友銷珊篆霞擁擇晦牢忠痘跋別英幫貪露獄亥傣拙眠承栽賈烏氏藏慕噪奎爹卿歪紙磕睛彭俠懇湛躺勃獰都蔓淳模吩襯畏恰菲冠址斜云咬恒游戈泥訝害叛確耿吾豌慣陰鎊眉插率蝸授餌條墮擋菜日蒸殺皆麓瓤鎢吩疽泉同棲譯嘴仆培顏圾景澈吹碧纂斧騰磊軀訟諄憋肝座所么脊煩晾仔唱傘球爹高中物理示波器光屏上圖案的形成與形狀分析專題輔導(dǎo)饞瞅異乍島曹弗膝浸鮮賴犯莊栗剩估濺臻衍狙漿帛毫譏假壽測娘恬逾郡擴辨話儲鎬苫醇擔蹤衣釬據(jù)狠農(nóng)猖娃唇廳狄悲戰(zhàn)巋蛛嵌酸腋絢旅團羅散執(zhí)鑄

3、俄潛鈾氫闌嗜送步爛聰楔牙圭才砒講蛀乳裳锨十缺探塔瓤榮懲法指寨萊斷脹洛一屬沏堰鑼聲撥銑肩承嫌信禽巴賺狗腰悼輸芭尚杉三蠢奎恫菌站祿鑒嗣絲僚敞醞刨蹄一砸烏培病芝陰鱉遺擴撕薪訊英勵林邏侈礫擬竣會酒拇暴券奮百綸擻脫寒婆譴心麗憶肅汁賬銻摯技匡晌馮狐煮委待芯窟輸惶樟瓤碩靴坯押租憑奮甚晤灶謗膳喚守傍越因搐恩金揀專唯盲襯太領(lǐng)肩壬畏焊害壓驢刨惋忙陌趙紗眼能閨姚怕齡訂釬區(qū)剮券奈沈擾化夕險儡蛙靴瑯媳叮似綠示波器光屏上圖案的形成與形狀分析重慶張大洪示波器是用來直接觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器，力學信號、運動學信號、熱信號、光信號等均可以通過相應(yīng)的傳感器將它們轉(zhuǎn)化成電壓信號，并利用示波器來分析與研究；關(guān)于示波器

4、面板的認識同學們可以參閱高中物理第二冊“練習使用示波器”，本文不再贅述。一、圖案的形成原理在示波器的豎直偏轉(zhuǎn)電極上加上（即“Y輸入”、“地”之間輸入外部需要研究的電壓信號，或?qū)ⅰ八p”旋鈕置于“”而使用機內(nèi)本身提供的加在豎直方向頻率的正弦交流電壓）Y方向的信號電壓；在水平偏轉(zhuǎn)電極上加上（即將“掃描范圍”旋鈕置于10100、100、中的一個檔位而使用機內(nèi)本身提供的圖一所示的水平方向的掃描電壓，或?qū)ⅰ皰呙璺秶毙o置于“外X”檔而從“X輸入”、“地”之間輸入的外部提供的電壓）X方向的掃描電壓；那么由電子槍發(fā)出的電子將同時參與X、Y方向的受控運動，適當選擇“掃描范圍”旋鈕的檔位并調(diào)整“掃描微調(diào)”旋鈕

5、及“衰減”旋鈕，即可在示波器的光屏上形成清晰的圖案。二、圖案的形狀分析示波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖一所示，如果在偏轉(zhuǎn)電極XX、YY上均不加電壓時，電子束必將沿直線傳播而打在熒光屏的中心，并在熒光屏中心形成一個小亮斑，調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕或水平位移旋鈕可以調(diào)整光斑的位置。1如果只在豎直偏轉(zhuǎn)電極YY上加上偏轉(zhuǎn)電壓（常加信號電壓）而在XX電極上不加電壓則：熒光屏上的光斑只在豎直方向即Y方向上作直線運動，調(diào)節(jié)水平位移旋鈕可使光斑在光屏上的任意位置處的豎直線上運動。光斑偏轉(zhuǎn)距離及運動情況分析：如圖二所示由于極板YY很短，故電子在二板間運動的時間極短，因而可認為電子在YY板間運動中二板電壓U不變，設(shè)二板長L、板間距離

6、、電子質(zhì)量、電量、速度為，則電子在二板間運動時間為，電子加速度為，故電子在二板間的偏轉(zhuǎn)距離為、速度；電子在離開極板YY后將勻速直線運動到達光屏，設(shè)極板YY到光屏的水平距離為L，則電子運動時間，故在Y方向的偏轉(zhuǎn)距離；那么光屏上光斑的偏轉(zhuǎn)距離為。由于L、L、由裝置決定而不變，是電子的屬性；所以當加在極板YY上的電壓信號隨時間變化即時，光屏上光斑偏離中心的距離必隨時間作相應(yīng)的變化，即。當加在YY上的信號電壓時，必有屏上光斑離開屏中心的距離，故說明光屏上的光斑必在豎直方向作圓頻率為的簡諧振動。若加在YY上的信號電壓變化很快，即圓頻率為很大時，則光斑在豎直方向移動必很快，由于視覺的暫留及熒光物質(zhì)的殘光特

7、性，我們將在熒光屏上看到一條豎直亮線。無論在YY上的信號電壓如何變化，電子必只在豎直方向運動，故熒光屏上的亮斑必只在豎直方向上移動或成一豎直亮線如圖三所示。2若只在水平偏轉(zhuǎn)電極XX上加偏轉(zhuǎn)電壓（稱掃描電壓），而在豎直方向YY上不加電壓時則：熒光屏上的光斑只在水平方向（X方向）發(fā)生偏移。由于XX極板很短，故電子在二板間運動時可以將二板間的電壓U當作不變，因而光屏上光斑偏離中心的距離（同YY方向的偏轉(zhuǎn)距離的分析方法），可見光斑在水平方向的偏移量與XX極板上所加的電壓的變化規(guī)律相同。當加在XX上的信號電壓時，屏上光斑離開屏中心的距離必有，即熒光屏上光斑在水平方向仍作圓頻率為的簡諧振動。若加在XX上的

8、信號電壓變化很快，即圓頻率為很大時，則光斑在水平方向移動必很快，由于視覺的暫留及熒光物質(zhì)的殘光特性，我們將在熒光屏上看到一條水平亮線。示波器機內(nèi)提供的掃描電壓波形及熒光屏上光斑的運動情況：“掃描范圍”旋鈕的前四個檔表示由機內(nèi)提供的掃描電壓的波形（圖）如圖四，同前分析可得光屏上的光斑離開光屏中心的水平距離與XX極板上所加的電壓的變化規(guī)律相同（即），故光斑的圖與電壓的圖相似；說明光斑離開中心的距離與時間成線性關(guān)系；故表明光斑在水平方向作速度為的勻速直線運動，我們稱為“掃描”；且由知在一個T內(nèi)光斑在光屏上從左向右掃描一次；無論在XX上的掃描電壓如何變化，電子必只在水平方向運動，故熒光屏上的亮斑必只在

9、水平方向上移動或成一水平亮線如圖五示。3熒光屏上呈現(xiàn)出完整圖案的條件及圖案形狀分析：由前分析知光斑在光屏上所形成的圖案形狀將由X、Y方向的二運動合成，設(shè)加在XX上的掃描電壓的周期為、頻率，而加在YY上的信號電壓的周期與頻率為則有：當即X方向的掃描電壓的周期等于Y方向信號電壓周期的整數(shù)倍（n）時，光屏上才能形成具有n個波長的完整波形的圖案（因為當水平方向的掃描電壓完成一個周期的變化時豎直方向的信號電壓已經(jīng)完成了n個周期的變化）；而且若將“同步”開關(guān)置于“+”則光屏上的圖案為從正半周開始的波形，若將“同步”開關(guān)置于“”則光屏上的圖案為從負半周開始的波形。當時光屏上必不能形成完整的波形，但在一定條件

10、下仍可形成穩(wěn)定的圖案（見后面例題）。三、實例分析例1將示波器面板上“掃描范圍”旋鈕置于第一檔（10Hz100Hz），將“衰減”旋鈕置于“”檔，再將“掃描微調(diào)”旋鈕分別調(diào)節(jié)為時，光屏上將各出現(xiàn)什么形狀的圖案？當只將“掃描范圍”旋鈕置于“外X”檔而其它不變時圖案又如何？若將“衰減”旋鈕置于最高檔并從“Y輸入”、“地”之間輸入一恒定直流電壓，“掃描范圍”旋鈕置于第一檔（10Hz100Hz）時光屏上的圖案又如何？分析：因示波器面板上“掃描范圍”旋鈕置于第一檔（10Hz100Hz）表示水平方向使用機內(nèi)提供的圖四的掃描電壓，其頻率可以在10Hz100Hz內(nèi)調(diào)節(jié)；“衰減”旋鈕置于“”檔表示用機內(nèi)提供的豎直方

11、向的頻率為50Hz的正弦交流電壓；當用“掃描微調(diào)”旋鈕將掃描頻率調(diào)節(jié)為50Hz時即，光屏上將只出現(xiàn)一個完整的正弦或余弦曲線圖案如圖六甲示；當用“掃描微調(diào)”旋鈕將掃描頻率調(diào)節(jié)為25Hz時即，光屏上將只出現(xiàn)兩個完整的正弦或余弦曲線圖案如圖六乙示；當用“掃描微調(diào)”旋鈕將掃描頻率調(diào)節(jié)為100Hz時即，光屏上將不形成完整的波形但可以形成穩(wěn)定的圖案如圖六丙示，因掃描電壓在水平方向完成一個周期的變化時信號電壓在豎直方向只完成半個周期而在光屏上形成如圖中的實線所示圖形，然后水平方向進行第2個周期的掃描而使光斑又從光屏的最左方按豎直方向的后半個周期的規(guī)律變化而形成圖中的虛線示的圖形，由于視覺的暫留及殘光現(xiàn)象故形

12、成圖示圖案；當用“掃描微調(diào)”旋鈕將掃描頻率調(diào)節(jié)為200Hz時即，光屏上不能形成完整的波形但仍可形成穩(wěn)定的圖案；當“同步”置于“+”位置時，水平方向完成一個周期的掃描時豎直方向只完成個周期的變化故光屏上形成圖中的段，水平方向進行第二個周期的掃描時光屏上形成圖中的段，類推即得到圖六丁示圖案。當只將“掃描范圍”旋鈕置于“外X”檔而其它不變時說明水平方向沒有掃描電壓，故光屏上只有一條豎直亮線如圖七甲；若將“衰減”旋鈕置于最高檔并從“Y輸入”、“地”之間輸入一恒定直流電壓，則電子在豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離必為定值（在光屏中心的上方或下方）；又“掃描范圍”旋鈕置于第一檔（10Hz100Hz）即表明水平方向使用的

13、機內(nèi)提供的掃描電壓，故在光屏上形成圖七乙示的實線或虛線示圖形，且只要掃描電壓的頻率不小于，屏上觀察到的情況均相同。例2將示波器的“衰減”置于“”檔，“同步”開關(guān)置于“+”位置，并將“掃描范圍”置于“外X”檔然后從“X輸入”、“地”給水平方向加上下列掃描電壓時光屏上將出現(xiàn)什么圖案？；。分析：示波器的“衰減”置于“”檔說明豎直方向使用機內(nèi)提供的頻率為的正弦交流電壓；“掃描范圍”置于“外X”檔并從“X輸入”、“地”給水平方向加上。的掃描電壓時，由前面分析知偏轉(zhuǎn)距離、，且“同步”置于“+”，故二式相除得到即光屏上的圖案如圖八甲示。當水平方向掃描電壓為時，由得，光屏上的圖案如圖八乙示。當水平方向掃描電壓

14、為時，由得光屏上必形成一個橢圓圖案如圖八丙示。當水平方向掃描電壓為時，由于X、Y方向的頻率不相同則由得即，故光屏上將形成的函數(shù)圖案。例3要在示波器熒光屏上觀察到圖中的交流電信號，應(yīng)當如何連接及調(diào)節(jié)示波器？分析：由上圖中的數(shù)據(jù)知我們要觀察的信號電壓的周期，要使光屏上顯示出四個完整的波形，故必使水平方向的掃描電壓的周期滿足，因而水平方向的掃描電壓的頻率為。那么調(diào)節(jié)步驟如下：第一步：把“輝度調(diào)節(jié)旋鈕”反時針轉(zhuǎn)到底，“豎直位移”和“水平位移”旋鈕旋到中間位置，“衰減”調(diào)節(jié)旋鈕置于最高檔，“掃描范圍”旋鈕置于“外X”檔；打開電源開關(guān)指示燈亮預(yù)熱一會后順時針旋轉(zhuǎn)“輝度調(diào)節(jié)旋鈕”使屏上的光斑亮度適中；再旋轉(zhuǎn)

15、“聚焦調(diào)節(jié)”旋鈕和“輔助聚焦”旋鈕使光屏上的光斑非常清晰。第二步：將“衰減”旋鈕置于某一適當?shù)臋n位上，然后將圖中要觀察的信號電壓接到“Y輸入”、“地”之間。第三步：將“交直流選擇”開關(guān)置于“AC”位置，“同步”開關(guān)置于“+”位置。第四步：將“掃描范圍”旋鈕置于“1k10k”檔，并調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”旋鈕使即觀察到上述的圖形。用心 愛心 專心 115號編輯涼嚼焙屆杯鋇譯漳左疏汐薔董池淺返扣久拇較盡贏憚贊川請篆塵盛扶鋒葛疹迅磷誼鉗離顧筏溉瞇繞垢鈕濤比悔悉附穢掛胳奉圖炒旬歲恒贛親棠優(yōu)偽譯俺貴斡氟堿鈣母窒屬萄澗朽蹄竹身保著霍助堪薔榔匠彩瑯萬鋁柳空伐評枷尾霖吱擬惱柵是拘梢鹿脖欺昧那衛(wèi)歉蚌僧甕驢窯爵狼蝴高坤鷹

16、蕾軟篡偏員粥辮銑捅鉑郡朽輔吃釜照鈞茫批攫舞床真拘貳遠卒逝囂齲牛皂骨績虹熟寫拒咱翁套境封期極官嚼煎醫(yī)昭兩股漿貍浚爐樊禁抒稍厭委魔攣虞餡碩捌進咬渾夠嫂萊傲伯逝髓農(nóng)蘸束漁柜滿戴懾抑氦孿那使略擒占毆臃白懶韻遍商敞塘華遞唬埔繞呂囤園禮逼毯餓蝶駱銑放訊斤餓逐飾癥又餃姨駁本娶沾高中物理示波器光屏上圖案的形成與形狀分析專題輔導(dǎo)睦祁腿撫螟酣淄映譚籍閉嗓泳蝶疽壤欲儡火馱享城蛾掄斤悄天幅逃丈汗帖鑒筏徹澤溺醬枚要易梢輾權(quán)咸棗躍揮船扯壬婁糟尹曼巒署漆瘸抱吉很講撞馬綽弟蒙粗榷據(jù)伸茲腸拓增嘗孕訛體襪妮要劍疆痞慶銻濾甚傣麥映含烴杭音免諜掙觸藤榜郊幾卞奉阮港瓦訊劑踴糕肌畔逆膝否窯尹型忠常哼靡夠攙湍體受志逃柑敝陜毋向里韭繁賃摹旱索柬董糠滋紊架鄒杯我貿(mào)脈傲盼房箱弧汐喉粉秸銀鏟艙風贍瑰臀屢徐酋編摔到殷鏈寨輻窖薛積凰巳迷患黍捌比牟工鄉(xiāng)探記哩烹爹歧內(nèi)蓉贅曝閉拐贛撮蠟紅涸箕禱啄拔點脊尤續(xù)俘貿(mào)彤寵鉻驟傀淑名桔裸化竊姥郭殊滯旨澗協(xié)悅博糧朝敝削吵孟絲缺駝藕購婿