耦合擺 BJDBL-04
物理學研究中，具有相互作用的振動系統(tǒng)，是有深刻的含義而又極其普遍的。本實驗是采用一種力學擺模型來演示這一現(xiàn)象。而在電學中電容和電感耦合起來的振蕩回路、固體晶格中相鄰原子的振動模式以及光子和聲子耦合產(chǎn)生的電磁耦合場均具有同樣的現(xiàn)象和規(guī)律。
本儀器由兩個完全相同的單擺組成，兩者之間用一根彈簧相連，實現(xiàn)了相互的耦合即組成耦合擺。
(1)擺長為L的單擺，其固有圓頻率為
，式中g(shù)為重力加速度。
(2)將兩個完全相同的單擺通過一根彈簧耦合組成耦合擺，如果一個擺固定，另一個擺振動的頻率叫做支頻率，表達為
式中K為彈簧的倔強系數(shù)，m為單擺有效質(zhì)量。兩個固有圓頻率相等的擺組成的耦合擺，其兩個支頻率相等。
(3)耦合系統(tǒng)的振動方式取決于初始條件。有兩種特有的振動方式，稱作簡正振動。
一種是兩擺往同方向從平衡位置移開相等的距離引起的振動，即同相振動，其簡正頻率與單個擺的固有頻率相同。
另一種是兩擺從平衡位置往相反方相移開相等距離引起的振動，即反相振動，其簡正頻率為：
。
(4)在一般情況下，耦合系統(tǒng)的振動是這兩個簡正振動的組合，振動表現(xiàn)出拍振的性質(zhì)，拍振頻率
；兩個擺相繼地發(fā)生振幅周期性增大和減小，能量在兩個擺之間來回交替?zhèn)鬟f。
