瞿山 夏清华
摘 要：制作了一种利用激光、扬声器、功放和手机等材料构成的李萨如图形演示仪，利用手机产生不同频率，不同振幅的正弦波信号，通过功率放大分别传输至不同方向放置的两个扬声器，带动两块一端固定的pvc板摆动。板的另一端粘附有水平方向上向仪器中部偏折45°的平面反射镜，通过板的摆动带动平面镜以相同的频率运动，激光束射入平面反射镜，可以投射出各式李萨如图形。仪器具有取材方便、操作简易等优点，适用于大学物理课堂教学等场景。
关键词：李萨如图形;演示仪;手机
中图分类号：O411.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）29-0033-02
Abstract： A Lissajous-Figure demonstration instrument composed of laser， loudspeaker， power amplifier and mobile phone is made， which uses mobile phone to produce sine wave signals with different frequencies and amplitudes. Through the power amplification， it is transmitted to the two loudspeakers placed in different directions， and the two PVC boards fixed at one end are driven to wobble. The other end of the plate is attached to a plane mirror with a horizontal deflection of 45° to the middle of the instrument. The plane mirror is driven by the swing of the plate at the same frequency， and the laser beam is injected into the plane reflector， which can project all kinds of Lissajous-Figure. The instrument has the advantages of convenient material extraction and easy operation， and is suitable for college physics classroom teaching and other scenes.
Keywords： Lissajous-Figure; demonstration instrument; mobile phone
在多数的李萨如图形实验教学中，利用示波器显示李萨如图形是较为常见的手段，其有着趣味性低、便携性差和成本高等缺点。近年来手机的迅速发展使得手机能在部分物理教学实验中崭露头角，本文正是描述了一种使用手机充当信号源，扬声器作为震源，主体材料易获取的李萨如图形演示仪，其演示效果好，成本低，趣味性强。
1 实验仪器
图1为仪器的实物正面和侧面，演示仪的主体结构为木头，pvc板制成，由热熔胶固定。仪器的震源部分由两个震动方向互相垂直的扬声器组成，电源和信号处理均由两根规格相同的功放线提供，这样可以较为方便的与移动设备连接。扬声器的纸盆上有一个用热熔胶固定的钻孔瓶盖，通过适宜规格的螺钉与光杠杆的末端部分连接。光杠杆部分由pvc板制成，一端固定，一端连接平面反射镜，其摆放方向与两扬声器纸盆平行，pvc板尾部黏附两向内的平面反射镜，这可使得光路缩短，既可以减小仪器所占体积，又可以演示李萨如图形的分解与合成。仪器演示时，只需将激光笔调整至使两平面反射镜均能接受到光，改变不同输入信号频率，即能显示不同样式的李萨如图形。
2 仪器设计制作
（1）如图2（a）所示，选取一块355mm*255mm大小，厚度为15-20mm的底座，将其做圆角处理，防止托持时的割手感。以底座为标准，切割一块同大小pvc板，在板下端切割出25mm*220mm的缺口，距上端45mm，左端75mm处切割一块35mm*105mm的缺口。距板上端95mm，右端75mm处为圆心，扬声器底座尺寸为半径，切出圆形缺口。将切割完的pvc板黏附于底座上，做圆角处理。
（2）如图2（b）所示，分别切割25mm*220mm*90mm和35mm*105mm*85mm的两块木桩。在第一块木桩，距上端13mm，左端20mm处捣通10mm*50mm的缺口，距上端30mm，右端30mm处捣通同样规格但互相垂直的缺口。以第二块木桩的105mm*85mm面中心处为圆心，扬声器底座尺寸为半径，捣出厚度为20mm的缺口。
（3）切割出两规格为350mm*50mm的pvc板，板一端切出向内45°角的如图2（a）所示的平面，并分别黏附上平面反射镜，另一端插入并固定于第一块木桩所捣通的两个缺口。将两个扬声器分别黏附于底座和第二块木桩上所切出的圆形缺口处，两块木桩黏附于底座上对应的缺口，在扬声器纸盆中心处用热熔胶固定一钻孔瓶盖，并用规格适宜的螺钉与规格350mm*50mm的pvc板连接。将两根功放线与扬声器连接，接上手机与充电宝，演示仪即可工作。
3 实验过程
（1）将两个扬声器的电源线与充电宝连接，耳机线插入智能手机的耳机插孔;
（2）打开激光笔的开关，调整激光使其照射到两个平面镜的中心位置附近;
（3）打开两个智能手机中的声音信号发生器，调整振幅和频率倍数比，点击“Play”，观察李萨如图形;
（4）改变频率倍数比，观察李萨如图形;
（5）完成实验，整理好仪器。
4 实验效果（见图3）
参考文献：
[1]祝孝正.一种激光李萨如图形演示装置的研制[J].实验技术与管理，2009，26（03）：91-93.
[2]唐世洪.振动综合演示仪的设计与制作[J].大学物理实验，2001（02）：38-39+42.
[3]王文军.两个互相垂直的简谐振动合成的几个问题[J].聊城师院学报（自然科学版），1997（04）：40-43.
