李萨如图形 - 简谐运动合成

简谐运动合成的交互式可视化 - 探索频率比、相位差和参数图案

示波器 (X-Y模式)

图案类型: Ellipse
频率比: 1:1
相位差:

参数设置

参数方程

x = A₁ · sin(ω₁t + δ)
y = A₂ · sin(ω₂t)

预设图案

什么是李萨如图形?

李萨如图形是由两个相互垂直的简谐运动组合而成的图案。当一点在X和Y方向上都做简谐运动时,其路径会形成复杂的几何图案,这些图案取决于两个运动的频率比和相位差。

应用

示波器: 用于比较两个信号频率和测量相位差。当频率比是简单整数(如1:1、1:2、2:3)时,会形成稳定图案,便于观察关系。
物理与工程: 分析振动、共振和波干涉。常用于声学、电子学和机械系统。
数学: 参数方程的优美示例,展示小参数变化如何创造截然不同的图案。

图案类型

直线 (ω₁:ω₂ = 1:1, δ = 0° 或 180°): 两个振荡同相或反相,形成±45°的直线。
圆形 (ω₁:ω₂ = 1:1, δ = 90°): 相等频率且90°相位差形成完美圆形。
椭圆 (ω₁:ω₂ = 1:1, 其他δ): 一般情况形成不同偏心率的椭圆。
8字形 (ω₁:ω₂ = 1:2): Y频率是X频率的2倍且90°相位差,形成8字形。
复杂图案: 更高频率比(2:3、3:4、3:5等)形成越来越复杂的闭合曲线,具有多个叶片。

使用方法

调整频率滑块改变频率比ω₁:ω₂,观察图案复杂度如何增加。修改相位差δ查看图案从直线到圆形到椭圆的变化。使用预设按钮体验经典李萨如图案,或尝试自定义组合发现新形状。