本文介绍的演示器在物理教学中可以使学生直观、形象地了解：（1）简谐横波的产生过程和传播过程；（2）介质质点振动的周期与波的传播周期相同；（3）介质质点振动方向与波的传播方向垂直。此外，可以观察波的任意细节和慢动作。
电路工作原理
电路工作原理见图1。整个电路可分为电源电路、时钟脉冲振荡器电路、水平扫描单元电路、垂直扫描单元电路和发光显示电路五部分。其方框图见图2。
1．电源电路：220V交流市电经变压器降为16V，通过桥式整流、电容滤波后送到三端集成稳压器LM7812，分两组输出12V稳定电压，一组供给振荡单元和水平扫描单元，另一组供给垂直扫描和显示单元。
2.时钟脉冲振荡器：以时基集成电路NE555为核心，组成时钟脉冲振荡器，通过调节470k电位器，在NE555的③脚输出周期可调的连续方波脉冲，脉冲周期设定为0.1～3s。输出的方波脉冲一是送往水平扫描单元作为触发信号，触发水平扫描电路，使其输出17路扫描信号；二是送往垂直扫描单元，去触发垂直扫描，使发光二极管轮番导通发光。
3.水平扫描单元电路：由两块CD4017组联，配合由5块CD4043和5块CD4066组成的开关电路完成水平扫描工作。CD4017为十进制计数／分频器。当电源开关S1接通瞬间，通过RC复位电路，使IC4和IC5处于清零复位状态，此时IC4的Q0输出高电平，而Q1～Q9输出低电平。Q9输出的低电平使IC4的CE端为低电平，IC4允许计数，通过1／6CD4069反相器，使IC5的CE端为高电平，将IC5锁定，输入的时钟脉冲不能使它触发计数。当时钟脉冲输入IC4时，每输入一个脉冲，Q1～Q9依次导通，输出高电平，输入脉冲的个数与导通端一一对应。输入第1个脉冲时，Q1输出高电平，输入第2个脉冲时，Q2输出高电平，……输入第8个脉冲时，Q8导通。IC4共9个输出。当输入第9个脉冲时，Q9输出高电平，IC4的CE端为正，IC4锁定不能计数。通过反相器CD4069使IC5的CE端为低电平，IC5开始计数。当脉冲输入时，IC5的Q1～Q9依次出现高电平，表示的脉冲个数为第9个至第17个。IC4的Q1～Q8，IC5的Q1～Q9共17个输出端，每个输出端都接1／4 CD4043的 S端。CD4043为四重RS锁存触发器，当S端为低电平时， Q端为低电平；当S端输入一个高电平时，Q端将一直保持高电平输出，只有在R瑞输入高电平，才能使Q端为低电平。CD4066为四重双向转换开关。当C端为高电平时，开关导通；C端为低电平时，开关不导通。CD4017的输出使1／4 CD4043输出高电平，也使 1／4CD4066的C端为高电平，导通的1／4CD4066把时钟脉冲输入到垂直发光单元，这样，垂直扫描发光单元将在时钟脉冲作用下有规则地依次发光。每个RS锁存触发器的R端都接有由1N4148和100k电阻组成的手动复位电路。按下S2－2时，R端为高电平，Q端输出低电平，CD4066的开关断开，时钟脉冲不能输入到垂直发光单元。S2－1、S2－2、S2－3为联动复位按钮。1／4 CD4043和1／4CD4066组成的开关单元电路共17路，对应着IC4的Q1～Q8和IC5的Q1～Q9共17个输出端。这17个输出端在时钟脉冲作用下，间隔相等时间输出高电平，将使17路开关电路间隔相等时间依次导通并保持，使时钟脉冲间隔相等时间先后送到垂直扫描电路。
4．垂直扫描及显示电路：两片CD4017及1／6 CD4069构成一个垂直扫描单元电路，这样相互独立的17路单元电路及9×17只高亮度红发光二极管构成了整个垂直扫描及显示电路。为防止各个输出相互影响，在输出端都加接隔离二极管。每单元的9只发光二极管排成一竖行，见图3。箭头表示发光管轮番发光的次序，当第一发光单元从1开始到16完成一次上下、下上的全振动时，水平扫描将完成①～的扫描。电源开关S1接通后，发光管的发光是无序的，按下S2，绿色发光管VD6一闪一闪发光，表示振源开始振动，17路发光二极管都复位，在平衡位置处发光，见图4。放开S2后，水平扫描单元开始工作，IC4的Q1～Q8和IC5的 Q1～Q9依次输出高电平，触发开关电路并保持，使时钟脉冲输入到垂直扫描电路，第一路发光单元光点开始移动，第二路光点移动将比第一路迟一个脉冲周期。第三路光点移动比第二路又迟一个脉冲周期，而比第一路就迟二个脉冲周期。从放开S2时计数，若共输入4个脉冲，①～④路开关导通并保持，第一路光点移动4次，第二路光点移动3次，……，显示见图5。若共输入16个脉冲，①～路导通并保持，则显示见图6。若并输入20个脉冲，则显示见图7。
17×9只发光二极管在时钟脉冲指挥下，按设定程序有规律地发光，在显示板上出现17个光点有规律地移动，展现出波的产生和传播的动态画面。若再次按动一次S2，则电路复位，将再一次开始显示波的产生和传播的全过程。
元器件选择
本演示器使用集成电路较多，十进制计数／分频器CD4017计36片，六反相器CD4069用3片，四重RS锁存触发器CD4043用5片，四重双向转换开关CD4066用5片，NE555用1片。为加强教室演示效果，所有发光二极管9×17只都用直径5mm高亮度红色发光二极管。隔离二极管选用1N4148，复位按钮用录音机开关改制，把自锁去掉即可。VD1～VD4选用1N4004，变压器可用旧14英寸电视机电源变压器，也可用其它相同规格的变压器。
安装与使用
所有集成块都使用插座，以防止在焊接过程中损坏，也便于随时换去有质量问题的集成块。实验电路板分3块制作，第1块安装电源电路和振荡器电路，第2块安装水平扫描电路，第3块安装垂直扫描电路，显示面板上有9×17只发光二极管，面板安排数据见图8。只要焊接无误，无需调整就能成功。
若发光管水平排列，即可演示纵波的产生和传播。为节约制作成本，CD4017可免去级联，末级显示用5×9只发光二极管，这样电路将大大简化，但演示效果欠佳，连续性不好。（陈居让）