分子速率的馬克士威分布 (Maxwell’s Distribution of Molecular Speed)
國立臺灣大學物理學系98級 蔡亦涵

從小到大，班際運動會一定有一個項目─大隊接力，第一棒率先在跑道上奔馳，接著交給第二棒，繼續在跑道上揮灑青春的汗水，等到最後一棒跑回終點的那一剎那，裁判按下手中的碼錶，時間靜止那一刻，碼錶上面的數字記錄著我們一起完成的故事。這時候如果我們把總共跑的距離除以這個時間，會得到一個「速率」的概念，那這個速率代表什麼呢？其實這個速率是「平均速率」，也代表著平均每位選手的速率。

這時候問題就來了，既然這個叫做平均速率，難道大家都用這個速率在跑嗎？很明顯的，並不是每位選手都跑一樣的速率，其實大家有快有慢，這個「平均」代表的是我們這一個「群體」，「個別」是有差異的。 Continue reading →

放射性 (Radioactivity)
國立臺灣大學物理系101級 鍾豪

圖一
圖片出處：維基百科。

何謂放射性

不穩定的元素，從原子核自發性地向外噴發出放射線，衰變為穩定的元素而停止放射，該現象稱為「放射性」。不同的元素有不同的衰變類型，如圖一，不同顏色代表不同的衰變類型，而黑色代表穩定的元素，亦為衰變最終產物。

放射性強度的單位是「貝克 \((\mathrm{Bq})\)」，因次為 \(s^{-1}\)，代表每秒中原子衰變的次數。例如，一克的鐳（Ra）放射性大小有 \(3.7\times 10^{10}~\mathrm{Bq}\)。 Continue reading →

過阻尼 (Overdamping), 欠阻尼 (Underdamping), 臨界阻尼 (Critically damped)
國立臺灣大學物理學系101級 林聖翔

在講這個主題之前，必須討論阻尼是什麼

阻尼(damping)：

簡單地說，任何流體或系統有維持它們原有運動狀態的傾向，這是所謂的慣性。因此當一個物體在這個環境或系統中有一個相對於整個系統的速度（為了方便，之後所寫的速度的意思皆是指相對於系統的速度），這個環境、系統會傾向於施一個力去阻止它運動，這個作用的現象，我們稱之為阻尼。一般來說，阻尼的力會與物體運動的速度成正相關（不一定是正比）。 Continue reading →

穿隧（通過勢壘）Tunneling (through a potential barrier)
國立臺灣大學物理學系98級 蔡亦涵

小時候我們也許都有一個經驗，騎腳踏車看到前方有一個小斜坡，好勝心強的我們會想要加足馬力衝上去，如果斜坡不高的話，輕而一舉就過去了，要是斜坡很高，我們在半路就停下來了。

在古典力學裡面，若一個物體的總能量比前方障礙的位能還要小的話，則該物體無法克服位能障礙去到達另一端(圖1)。

圖1 (陳義裕繪)

但是在量子力學的世界裡卻不一定是如此。若物體的尺度小到量子效應明顯的話，即使總能量比位能還低，只要位能不是無限大，也不是無窮寬，的確是有機會穿透過去，我們將它稱為穿隧效應(tunneling effect)。 Continue reading →

自旋 (Spin)
國立臺灣大學物理學系99級 沈于晴

日常生活中會看到 $$\mathrm{spin}$$ 這個字應該是在使用洗衣機脫水功能的時候吧！從字面上看起來，「自旋」似乎有「自轉」的意思。最初提出自旋概念之時，就是把電子當成如同地球般在自轉的一顆球。不過很快的科學家們便發現這種模型並不好。

現在物理學家們知道自旋是粒子內在(intrinsic)的性質。不論這顆粒子在任何位置，或者你對它外加任何的電場、磁場，它的自旋仍舊保持不變，並不會像地球的自轉有機會變快或變慢。自旋還有一個性質：它是個量子化的物理量，我們用自旋量子數 $$s$$ 來表示。$$s$$ 的值只允許為 $$\frac{1}{2}$$ 的整數倍。例如：每顆電子的自旋量子數都是 $$\frac{1}{2}$$。 Continue reading →

雷諾數 (Reynolds Number)
國立臺灣大學物理學系 100級 郭家宏

高中物理大部分處理的都是質點或者剛體的運動，較少觸及流體的運動。相較於剛體，流體有許多非線性的行為出現，因此也較為複雜、有趣。如此一來我們就無法分析流體的性質了嗎?並不是的，我們可以先從一個簡單的模型下手，觀察一些基本的性質。好比一條用來澆花的筆直水管，我們把水龍頭打開，水就會在管內流動著，這時候水會受到那些作用力的影響呢？ Continue reading →

凡得瓦方程式(Van der Waals equation)
國立臺灣大學化學系 101級 葉德緯

相信大家都對理想氣體方程式(ideal gas equation)再熟悉不過了，不論是高中物理或是化學課程都看得到它的蹤影：

\(PV = nRT\)

\(R\) 為理想氣體常數，\(R=8.3145~J/K\cdot mol\)。不過實際上，理想氣體方程式在使用上有不少的限制，例如其忽略了氣體分子間的作用力以及分子的大小等等，使得一般氣體必須在低壓高溫時才能比較接近理想氣體。在一般情況下比較符合理想氣體表現的典型有分子量很小的氫氣或氦氣，但是不少氣體的表現則偏離了理想氣體方程式的預測。 Continue reading →

氣體動力論 (Kinetic theory of gases)
國立臺灣大學物理學系98級 蔡亦涵

我們也許都有一個經驗，媽媽把自來水裝進熱水壺裡面，放在瓦斯爐上加熱燒開水，就在水沸騰的時候，汽笛的孔會冒出大量白煙，並且發出鳴笛聲提醒。這時候我們發現一個問題，水氣以及小水滴從汽笛的孔一直噴出，這是為什麼呢？

若按照「壓力」的觀點，水壺裡面似乎有個比較大的壓力一直往外面推，將裡面的水分子推至空氣之中，這個推論看起來還不錯，但又衍生一個問題，壓力哪來的？容器裡必定有物質在施力，可是沒有其他東西了，難道說是那些水分子？看來也只能這樣假設了。 Continue reading →