用激光显示李萨如图形

电磁打点计时器两个、氦氖激光器或半导体激光器一台（注意：激光不要直射眼睛）、固定架两个、低频功率信号发生器两台、观察屏一个（也可用墙壁）、小反射镜片等。

在自然界中，机械振动现象普遍存在，例如心脏的跳动、电动机开动时引起的颤动、敲钟时引起的钟的振动、地震时大地的震动等。在直线周期性振动中，最基本的是简谐振动。当两个方向相互垂直、频率成整数比的简谐振动叠加时，就会形成李萨如图形，但一般振动幅度都很小，合成的李萨如图形很难观察到。利用光杠杆的原理可使微小的振动放大，在远处屏上进行观察。可使用激光光源。本实验要求用激光器、电磁打点计时器等器件设计一个实验装置，使光点照射在大屏幕上显示李萨如图形，并对简谐振动、受迫振动、共振以及二维同频振动合成等有较深入的了解。

（一）关于振动

什么是机械振动？什么是简谐振动？
什么是物体振动的频率、周期、振幅和相位？
什么是物体固有频率？如何测量固有振动频率？
什么是阻尼振动？什么是受迫振动？什么是共振？
两个振动如何用振幅矢量法进行合成？同方向同频率的两个简谐振动的合成结果是什么？同方向不同频率的两个简谐振动的合成结果是什么？方向相互垂直、频率成整数比的两个简谐振动的合成结果是什么？

（二）关于光杠杆

什么是光杠杆？光杠杆如何使微小振动放大？
激光有什么特点？本实验为什么要用激光做光杠杆的光源？

（三）关于电磁打点计时器

电磁打点计时器的结构是什么？
在电磁打点计时器中，电压信号是如何使振动片振动的？
振动片的振动频率是否与加在电磁打点计时器上的电压信号频率相同？
电磁打点计时器的振动片的振动作简谐振动吗？

（四）关于实验装置的设计

如何设计实验装置？请画出实验草图。
振动片的长短对实验有何影响？
电压信号的频率为什么要选择与电磁打点计时器的振动片的固有频率相同的频率？
激光照射在反射镜上对入射角有什么要求？
实验装置对反射镜大小有什么要求？
如何保证两个振动方向垂直？

取两个电磁打点计时器，去掉打点针与塑料罩，在振动片的振动端贴上反射镜。
测定两个打点计时器振动片的固有振动频率（基频）。如果两个打点计时器的固有振动频率不等，可改变振动片的长短或加上配重，使其振动频率相同。
将两个打点计时器相互垂直放置，使激光照射在第一个打点计时器振动片的反射镜上后，经反射照射在第二个打点计时器振动条的反射镜上，再反射后投射在远处屏上。
把两台低频信号发生器的输出端分别与两个打点计时器相连接。开启发生器使振动条振动，发生器的输出频率分别与振动片的固有频率相同，观察远处屏上的图形。以上实验也可以使用一台低频信号发生器，应该如何连接？
把两台低频信号发生器的输出端分别与两个打点计时器相连接。改变两个打点计时器振动片的固有振动，使其频率比分别为1:2、1:3、2:3。两台发生器的输出频率分别与两个振动片的固有频率相同，观察屏上图形变化。