散射 (Scattering)
臺中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

所謂散射是指光波、音波、電磁波或粒子，經過介質的時候，受到不同位能的影響，導致前進方向的改變稱為散射。在高中物理的領域，常見的散射有雷利散射 (Rayleigh scattering)、康普頓散射(Compton scattering)、拉塞福散射(Rutherford scattering)與X光散射技術(X-ray scattering techniques)。

拉塞福散射示意圖。 上方：預期結果：阿伐粒子不受到擾動地通過梅子布丁模型。 下方：觀測結果：一小部分阿伐粒子被反彈，表明全部正電荷集中於一個很小的區域。

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速率 (Speed)
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所謂速率指的是速度的大小，因為只有代表速度的大小，因此屬於一種純量，相對地，速度是一種向量。速率是路徑長除以時間，也可以說成單位時間內的路徑長。因此MKS制單位是公尺除以秒(m/s)，cgs制單位是公分除以秒(cm/s)。

在時間很短的運動中的速率，稱為瞬時速率，經過一段時間的運動中的速率，稱為平均速率。相對地，時間很短的運動中的速度稱為瞬時速度，經過一段時間的 運動中的速度，稱為平均速度。對於瞬時速度與瞬時速率而言，因為時間極短，所以無法子改變，因此我們可以說:瞬時速率恆等於瞬時速度的大小。 Continue reading →

鉛直圓周運動（Vertical circular motion）
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

常見的圓周運動的分類可以分成兩種：鉛直圓周與水平圓周。所謂鉛直圓周是指在同一鉛直面作圓周運動，而所謂水平圓周是指在同一水平面作圓周運動。圓周運動當然還有其他運動的軌跡，但是太複雜的運動，對於高中生而言，沒有能力解出運動的種種性質。

鉛直圓周運動最有名的應用是單擺，就如同水平圓周運動最有名的應用是錐動擺（圓錐擺）。鉛直圓周運動因為在同一鉛直面運動，所以是一種變速率運動，相對地，水平圓周運動因為在同一水平面運動，所以可以是一種等速率運動。 Continue reading →

擺（Pendulum）
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所謂擺是一種實驗裝置，利用一根繩子綁著一個重物所形成，可以用當成計時的工具，具有週期性運動，因此在早期還沒有先進的計時工具時，可以利用擺與機械齒輪裝置作成擺鐘。

一般而言，擺鐘可分為機械式與電池驅動式：機械式的擺鐘需要上發條，每經過一段時間，發條逐漸變鬆，將彈力位能釋放成擺鐘擺動克服摩擦力所損失的能量，因此需要重新上緊發條。電池驅動式擺鐘則為機械式擺鐘的改良，不再使用彈力位能，而改用電池驅動，省卻人為操作與技術的困擾。世界著名的擺鐘有英國的大笨鐘，它是一種機械式的擺鐘，現在已成為知名的觀光景點。 Continue reading →

共振腔（Resonator）
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所謂共振腔是指特定波長的波在長度固定的腔體內共振。因為腔體的兩端是共振的節點，所以波共振時，腔體長度必須為半波長的整數倍。當波動為電磁波時，稱為光學共振腔。

共振腔是雷射的三個組成之一，可以依照反射面的存在與否分為開腔與閉腔兩種。最常見的光學共振腔是法布里-博羅光共振腔(Fabry–Perot resonator)，當雷射在法布里-博羅共振腔共振時，一個往返行程後的相位改變必須是360度的整數倍，即m(2π)，此為雷射震盪之相位條件，其 中，m為正整數。又由於自由空間之波向量k=2π/λ，若n為介質的折射率，腔長為L，則mλ/2n=L，可以用來估計雷射共振腔模，這時的模態稱為縱向 軸模態(longitudinal axial modes)。另外一方面，如果反射場所有的模態都可以垂直於共振腔軸之場(電場與磁場)所組成，這些模態稱為橫向模(transverse modes)或橫向電與磁模(transverse electric and magnetic modes, TEM)。 Continue reading →

吸收（Absorption）
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所謂吸收是指電磁波在經過物質轉變成其他形式的能量， 例如變成熱而造成晶格震盪(lattice oscillation)。比如說:在一個含離子的固體中，當電磁波通過時，正負離子會以不同方向震盪，因而產生另一個電磁波，所以會造成原始電磁波強度 的衰減。當原始電磁波的頻率與晶格震盪的自然頻率相同時，兩波產生共振，因此原始電磁波被吸收的強度會達到最大，亦即吸收會達到峰值，對一般晶體而言，這 樣的峰值大多落在紅外光區，所以大部分的電磁波被吸收後，轉變成熱能。

上圖為可吸收各種波長的太陽光譜，即使在早晨、黃昏或陰天等非理想環境狀況下，都可有效轉換產出更多的電能。

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發光二極體照明（LED lamp）
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯所謂發光二極體照明是指利用發光二極體作為照明光源的裝置。由於發光二極體(light-emitting diode, LED)具有省電、發熱少的特性，因此在近幾年，高效率發光二極體的研究成功以後，迅速滲透進照明市場，目前雖還未能全面取代日光燈的地步，但在電腦與手 機液晶螢幕的背光源，已能逐漸取代原本的日光燈成為新的背光源。 Continue reading →

藍光雷射（Blue laser）
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

所謂藍光雷射泛指發出藍色可見光的雷射，常見的藍光雷射發光波長應界在360到480奈米。目前市面上最常見的藍光雷射是由中村修二(Nakamura)在日亞化學(Nichia)公司研發出來的氮化銦鎵雷射。

常見的藍光雷射結構，由n到p可以分成以下幾層: Continue reading →