自制简单易学的利萨如图形演示仪

焦艳芳 孟继飞 张月霞

摘 要：自制利萨如图形演示仪取材于日常生活，制作方法简单，操作方便，演示效果明显，更重要的是让学生能够直观观察到利萨如图形的形成，因而能够轻松理解其形成的原理，克服了传统实验装置贵重，不易携带，操作步骤繁琐且过于抽象的弊端。

关键词：自制；简易；利萨如图形；演示仪

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）8-0062-2

利萨如图形是物理学的重要内容之一，在电工、无线电技术中，常利用示波器来观察利萨如图形，并用以测定频率或相位差。通常教学中，利萨如实验也是在示波器上完成的，当示波器的X方向与Y方向分别加上一定频率的电信号，则在荧光屏上显示出利萨如图形。

教学中另一种演示利萨如图形的方法是激光法。如图1所示，在两个相互垂直的机械振子顶端安装上镜片，让激光一次通过两镜片反射到屏幕上，驱动镜片X、Y发生振动，当调节两个镜片振动频率互为不同的整数比，光点在屏幕上会显现出各种各样稳定的激光利萨如图形，如图2所示。

笔者根据对利萨如图形的理解，设计出了一套取材于日常生活，制作方法简单，操作方便，演示效果明显且做到每次演示效果稳定的实验仪器。更重要的是它能让学生直观地观察到利萨如图形的形成，因而能够轻松理解其形成的原理。

制作材料：

钢圈1个，圆形磁铁2片，片状钢条2根，平面镜2片，铁夹3个，激光笔1支。

演示仪结构：

如图3、图4、图5所示。

制作方法：

（1）找一个钢圈，笔者使用的是一个废旧自行车的车圈。

（2）在钢圈上成等腰三角形的三个点上焊上立柱（立柱的长度够固定铁夹即可），然后将铁夹安装在立柱上。

（3）用铁夹夹住X钢条扁平方向，用手拨动它，让其能够在水平方向左右振动。

（4）用铁夹夹住Y钢条使其扁平方向冲上，用手拨动它，让其能够在竖直方向振动。

（5）用磁铁分别将X、Y平面镜固定在钢条前端。

（6）将激光笔夹在铁夹上，让其发光，调节X、Y镜片直到能够在墙壁上看到经两次镜面反射产生的光点。

演示方法：

演示时，激光笔打开。调节两根钢条探出铁夹的长度相等，用手拨一下两根探出的钢条，使两个镜片都开始振动，观察墙壁上显示的图形，就是利萨如图形。由于两根钢条的相位差不断变化，学生可以在墙壁上观察到频率比1：1情况下的、不断变化着的所有利萨如图形。记下这个长度，以备下次演示时使用。然后，固定一根钢条探出铁夹的长度不变，改变另一根钢条探出铁夹的长度，直到看到频率比为1：2情况下的利萨如图形，记下这个长度。同样的道理，可以演示频率比为1：3、1：4等情况下的利萨如图形。各种情况下的利萨如图形如图6所示。

实验效果：

笔者制作的利萨如图形演示仪，由于使用了自行车的钢圈和焊接的立柱作为固定架，因此不需要每次都调节两个镜片的位置，而只需调节其中一根钢条探出的长度，因此操作非常简单，可重复性也非常好。用这个演示仪操作时，可以让学生通过自己的操作看到各种频率比和相位差下的利萨如图形，可以加深学生对利萨如图形的原理的理解。

演示仪的优点：

（1）仪器取材容易、制作简单、操作便捷、节约经费、特别适合于教学所用。

（2）仪器携带方便、课堂演示时可视性好，效果比较震撼。

（3）仪器可以演示各种情况下的利萨如图形，每一步操作都很直观，可以帮助学生深刻理解利萨如图形形成的原理。

（4）学生也可以自己制作演示仪，锻炼其动手能力，以致于将这种自制教具的思想应用到以后的学习中去，培养学生的创新能力。

参考文献：

[1]祝孝正，郝伟，刘敏蔷，吕春.一种激光李萨如图形演示装置的研制[J] 实验技术与管理，2009（3）：91—93.

[2]田清华，张亚寒.李萨如图形的形成及演示[J].石家庄职业技术学院学报，2008，20（6）：48—50.