耦合摆 BJDBL-04
物理学研究中，具有相互作用的振动系统，是有深刻的含义而又极其普遍的。本实验是采用一种力学摆模型来演示这一现象。而在电学中电容和电感耦合起来的振荡回路、固体晶格中相邻原子的振动模式以及光子和声子耦合产生的电磁耦合场均具有同样的现象和规律。
本仪器由两个完全相同的单摆组成，两者之间用一根弹簧相连，实现了相互的耦合即组成耦合摆。
(1)摆长为L的单摆，其固有圆频率为
，式中g为重力加速度。
(2)将两个完全相同的单摆通过一根弹簧耦合组成耦合摆，如果一个摆固定，另一个摆振动的频率叫做支频率，表达为
式中K为弹簧的倔强系数，m为单摆有效质量。两个固有圆频率相等的摆组成的耦合摆，其两个支频率相等。
(3)耦合系统的振动方式取决于初始条件。有两种特有的振动方式，称作简正振动。
一种是两摆往同方向从平衡位置移开相等的距离引起的振动，即同相振动，其简正频率与单个摆的固有频率相同。
另一种是两摆从平衡位置往相反方相移开相等距离引起的振动，即反相振动，其简正频率为：
。
(4)在一般情况下，耦合系统的振动是这两个简正振动的组合，振动表现出拍振的性质，拍振频率
；两个摆相继地发生振幅周期性增大和减小，能量在两个摆之间来回交替传递。
