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1、FD-3B型 频闪仪说明书上海复旦天欣科教仪器有限公司中国 上海FD-3B 频闪仪 FD-3B型频闪仪是根据普通物理演示实验的要求，在复旦大学物理系演示实验室的密切协作之下研制而成的。本机为单片电脑数字直读式仪器，具有闪光亮度高、光脉冲持续时间短、闪光频率连续可调、读数稳定、准确，闪光灯寿命长等优点。本仪器适用于大专院校、中等学校的物理演示实验和学生分组实验，也可用于生产、科研单位。基本技术数据：1、闪光频率范围：000.0-200.00Hz；“升”、“降”按钮连续可调。2、读数误差： 0.2%。3、触发方式：内触发或外触发（备有外触发讯号输入插口）。4、闪频稳定度：0.1%。5、闪光持续时间
2、为：100微秒。6、每次发光能量约为：0.6焦耳。7、闪光次数大于百万次。供电电源：额定电压：220V5% 50Hz耗电功率：75W外型尺寸：280 mm220 mm150 mm（包括突出部分）重 量：3公斤本仪器经复旦大学演示实验室和普通实验室配以其他的实验装置和仪器可进行下列实验：1、水滴的自由落体的观察；2、水滴的平抛运动和斜上抛运动的观察；3、水滴在表面张力的作用下形成过程的观察；4、观察高速旋转电风扇的静止图像，电扇转速的快速测定；5、音叉振动、弦振动、弹性薄片振动的静止图像的观察；6、测定音叉、弦、弹性薄片的固有频率；7、驻波的物理过程的观察；8、测量物体运动的速度、加速度、角速度
3、、角加速度等；9、验证动量守恒定量、研究分子运动、观测布朗运动，测量分子平均自由过程；10、其它工业上、科学研究上用作频闪光源，对物体旋转运动、往复运动、高速运动进行观察或用频闪照相，记录它们的运动轨迹，进行定量计算。重要提示：后面板上的圆形开关应置于“0”的位置，即使灯在低亮度状态下工作。当用户确实需要增加灯的亮度可以短时置于“1”的位置，否则影响灯的寿命；如发现灯管工作不正常时，请关机稍等片刻再开启!频闪仪在物理演示实验中的应用在物理演示实验中，象力学，振动与波演示实验中，由于物体的运动过程、振动过程、波的传播过程变化得十分迅速，以至我们无法观察这些物体运动的全过程和细节。因此我们无法深刻
4、理解它们的运动规律和物理图像。象高速旋转的电扇，我们观察到电扇叶片连成一片，水滴的自由下落和抛射运动，我们观察到的是线状的水流。这是受到人的视觉暂留效应的影响。人们的眼睛在看到一发光物体后，在眼睛的视网膜上留下该物体的像，然后通过视觉神经传入大脑皮层形成视觉形象。由于人眼的生理特点，在发光物体消失后，人眼视网膜上的像并不立即消失，而是还保留大约0.1秒的时间（眼睛的视觉暂留时间的长短与视网膜所接受的亮度大小有关），我们将这种现象称之谓眼睛视觉暂留效应。而在观察高速运动的物体时，已经过去的物体的像和现在物体的像，由于视觉暂留效应的影响，而无法区分。为了观察重复的机械运动、振动、波动，有人采用频闪
5、摄影的方法，它能把物体瞬息的运动过程，清晰地记录在照片上，其最大的优点是能将物体一次性的高速运动，非周期性的振动形象地显示在照相上。但其有一个不可克服的缺点，学生观察到只是照片上所记录的运动过程，缺乏真实感，因此效果并不令人满意。现在我们介绍利用频闪光观测法，对高速旋转的物体和往复运动的物体，用持续时间极短的频闪光连续地去照亮它们，当这些作旋转运动和往复运动的物体，以及振动着的物体的速度，频率与闪光频率严格同步时，例如对旋转的风扇来说，连续两次频闪的时间间隔和电扇旋转的周期刚好相等，也就是说每次闪光亮时，电风扇的叶片总是在原来地方被闪光照亮，这样我们所观察到电风扇的叶片仿佛是停在空间某一位置。
6、因此我们利用频闪仪发出持续时间极短的闪光去照射高速运动的物体，就能使高速运动的物体的运动规律、过程、细节清晰地显示出来，使学生能直观地而形象进行观察和研究。为了满足物理演示实验的需要，我们要求频闪仪发出闪光持续时间短，亮度大，闪光频率从0200赫兹之间连续可调，读数方便。3B型频闪仪就是根据大量物理演示实验的教学要求而研制出来的。下面我们将分别介绍利用频闪仪所作的物理演示实验。（所有实验要求在较暗的房间内进行观察）。一、水滴的自由落体运动的观察实验装置如图1所示，在漏斗内盛满清水。旋松螺丝夹子让水滴连续地、以恒定的速率落下，在水滴流的后面用3B型频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮。在水滴流前面就能
7、观察到如图2所示的图像，即原来看上去是一股线状的水滴流变成了一连串由密到疏的水滴、当我们适当调节频闪仪的闪光频率（或调节水滴流下落的速度），我们即可在空间看到一串固定不动的水滴，它的图像是从上向下看，水滴由密变疏，这充分说明水滴自由下落时，有加速现象（重力加速度），所以水滴的速度越来越大。二、水滴的抛射体运动与水滴的形成过程1、水滴的平抛运动取一根尖嘴玻璃管（尖嘴直径为1毫米左右），将其固定在铁支座上，通过橡皮管将水通入玻璃管，从尖嘴射出一股恒定的水滴流，在水滴流后面用3B型频闪仪照亮，此时我们将观察到这股水滴流将是杂乱无章的。为了使这股水滴流变成一颗一颗有规则的水滴，我们可采用一种巧妙的方法
8、。取一片HTD27A压电陶瓷元件，在元件上用两根导线引两根连接线出来，将其和具有4瓦功率的低频信号发生器输出端相连接（输出阻抗为5K），在压电陶瓷元件背后的黄铜皮上沾一点黑封泥，再将它粘在玻璃管尖嘴上，接通低频信号发生器电源，当低频信号发生器的输出电压为80V左右时，从玻璃管尖嘴射出的水滴流在频闪光照射下变成一串有规则的水滴。（图3）当频闪仪的闪光频率为20-30H,低频信号发生器的输出频率为200-300H，我们即可在空间观察到停留在空间的一连串有规律的水滴的平抛运动的图像。（图4）。2、水滴的斜上抛运动只要将上述的实验装置中的玻璃管尖嘴按排成斜上方向，重复上述的实验步骤，我们将在空间观察到
9、停留在空间的一连串有规律的水滴的斜上抛运动的图像。(图5)3、水滴在表面张力作用下形成的全过程的观察实验装置与图3相同只要将频闪仪照亮玻璃管尖嘴前附近的一串水滴，我们可以形象而直观地观察到，一颗水滴是怎样脱离水流，拉长，断裂，最后在表面张力作用下收缩成一颗颗水滴的。如图6所示。十分形象和有趣。三、高速旋转的电风扇的叶片的转速测定方法。将电风扇的电源接通，使电风扇高速稳定地旋转。再将FB-2型频闪仪的闪光去照亮电风扇，使频闪仪的闪光频率从高频调节到低频，当调节到电扇的叶片停留在空间某一位置不动，那么频闪仪的闪光频率就是电扇的转速，为了避免电风扇叶片的对称会带来的判断错误，我们可以在实验前先分别在
10、电扇三张叶片上写上A、B、C的记号，这样我们只要首先观察到电风扇叶片上A、B、C的记号，就能正确无误地测定电扇叶片的转速，否则就不是的。四、驻波的运动过程的观察实验装置如图7所示，取一根锯条，将其用铁夹子固定在铁支座上，锯条在铁夹子中的长度可以进行调节，以改变锯条的固有振动频率，将装有两根引线的压电陶瓷元件的黄铜皮沾上黑封泥后粘在锯条上，将压电陶瓷元件的两根引线和低频信号发生器的输出端相连接（输出阻抗为5K），用一根锦纶线将锯条和另一根铁支座连接起来，接通低频信号发生器电源，调节信号发生器的输出频率，使锯条在压电陶瓷元件作用下产生共振现象而形成最大的振动振幅，移动右边的铁支座，改变锦纶的张力使锦纶线形成驻波。现在用3B型频闪仪发出的白光去照亮弦驻波，使闪光频率和锯条的共振频率稍有不等，此时我们将观察到弦驻波缓慢的运动过程和运动特点：（图8）。（a）锦纶线上所有各点的振动频率相同；（b）锦纶线振动的振幅从波节的零值到波腹的最大值；（c）两个波节之间的质点的运动是同位相的，在节点两边质点的运动是反位相的。如果闪光频率和锯条的共振频率相等，我们可看见特殊的驻波，即波形不变的驻波。五、观察音叉、弦、弹性薄片等振动的静止不动的图像和测定它们固有频率。图1 水滴的自由落体过程图2 在频闪仪照射下水的自由落体图3 水滴的平抛运动图7 驻波图8 在频闪仪的照射下观察到的驻波9
