- 白努利原理 2009/06/26
白努利原理 (Bernoulli’s Principle)
國立彰化師範大學物理系趙書漢/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯在流體力學中，白努利原理（Bernoulli’s Principle）指出，對一不可壓縮流體（流體的密度不因外力而改變，大部分的液體皆可視為此類）而言，在外界不做功的情況下，當液體流速增加時，將會造成液體的壓力或是重力位能減少。這項原理是以荷蘭物理學家丹尼爾-白努利（Daniel Bernoulli）命名。 Continue reading →
- 毛細現象（Capillary Action） 2009/06/26
毛細現象（Capillary Action）
台中縣常春藤高級中學李品慧教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯毛細現象是一種物質吸引另一種物質的能力，就如植物中的維管束，可以輕易地吸水，就像衛生紙或宣紙般等多孔性紙類一樣，它發生於液體與物質之間分子的附著力大於液體內部分子的內聚力時，此時物質與垂直的表面接觸會產生凹的新月形狀，同樣的理論也可以說明多孔物質如海棉，可吸取液體的原因。
毛細管常被用來說明毛細現象，當低端的玻璃試管被放置在液體中，如水，會產生凹的新月形狀，表面張力將液柱拉高直到足夠的液重與分子之間的力達到平衡，液柱的重量正比於試管直徑的平方，但液體與試管邊界接觸的長度正比於試管直徑，因此愈窄的試管比寬試管可以吸取較高的液柱。舉例來說，一直徑0.5公厘的玻璃細管大約可以吸取2.8公厘的水柱。
而其他的組合方式，如水銀柱和玻璃，液體分子間的力量大於液體與固體之間的力，因而產生凸面形狀，而毛細現象也作用於相反方向。 Continue reading →
- 反射 〈Reflection〉 2009/06/24
反射 〈Reflection〉
高雄市立高雄女子高級中學一年級沈君宜、周炯彤/高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯反射
入射波前遇到不同界面，改變前進方向，而返回原介質的現象，稱為反射。常見的有光聲音及水波的反射。反射定律：入射角=反射角。反射是眾多波及粒子的現象。這些包括聲音的反射，例如：回聲及水中聲納、地震波在地質結構上的反射、表面水波的反射、不同電磁波的反射，從VHF到高頻波從厘米到毫米波長的波，及不同可見光頻率的反射(從可以閃亮鏡面的波，到X射線到r射線的反射)。光的反射
光的反射，依照光的反射面性質分為單向反射(例如鏡面的反射)及漫射(不能成像的只是能量的分散)。在非傳導性的電介質及導體介面反射，相位會相反。但如果在電介質與電介質介面中反射，相位不會改變。在一層玻璃上鍍上金屬反射面，常用來解釋單向反射。
反射也可能在透明介質的表面，如水及玻璃的表面發生。
圖中光線PO將射在垂直鏡面的O點上，而測量入射線PO與經O點的法線之夾角，定為入射角i及反射的光線QO與經O點的法線之夾角定為反射角則
也就是入射角等於反射角。當光從疏介質(折射率小的介質)遇到密介質(折射率大的介質)，波相位反轉，改變1800相位角。但反過來，光從密介質遇到疏介質，波相位不會改變，這在薄膜光學上是很重要原理。
曲面的反射可產生放大與縮小的像。曲面如果是球面或拋物面鏡，在幾何上就比較有成像的能力。
反射定律
平整反射面的反射稱為鏡面反射或規則反射，其遵守反射定律，
1、入射線反射線與垂直於反射面假想的法線在同一平面上，
2、入射線與法線之夾角等於ng>>反射線與法線之夾角也就是說入射角等於反射角。其它種類的反射
漫射
當光遇到粗糙的表面，由於微觀上不規則的表面，則反射後方向分散，因此也就不能成像，我們稱此為漫射。
回向鏡
有些物體表面可以使入射光線返回原來的方向。這些表面的結構可使光向原入射方向反射回去。三面彼此垂直的普通面鏡可成為一組簡單的回向鏡。其所成的像與單一面鏡所成的像相反(因為其二次成像)。將一層微小的、可以折射光線的球體鍍在表面，或在表面製造微小的金字塔型結構，物體表面可使光線得以部分回向。在以上兩種情況中，回向使光線得以被反射回它的原入射方向。此裝置被應用於交通號誌及車牌，使他們得以將大部分的光線朝原入射方向反射。在此應用中，不應使裝置產生完全的回向，否則光線會反射在來車的前燈中，而非駕駛的眼中。
角反射器使用三個互相垂直的平面鏡去反射入射光，它們被使用在發射地球上的雷射光，在月球上反射，用來測量彼此之間的距離。以日光當作光源，調整鏡子的不同角度，使它作為反射的信號，在晴朗的天氣下，使用距離甚至可達60公里以上，這項科技被美國原住民和軍方在兩地之間傳送訊息時使用。凸面鏡
後視鏡被廣泛應用在交通工具上，例如摩托車與腳踏車，使駕駛能看到後面接近的車輛。有些摩托車駕駛的安全帽內，會有一種多反射光學系統，類似後視鏡的功能。也見過一種太陽眼鏡在左鏡的盡頭加一面鏡子，及右鏡的盡頭加一面鏡子，達到後視的效果。
凸面鏡比平面鏡可觀測更大的範圍，它們通常擺在交叉路口及車道的角落，例如停車場，讓駕駛能觀看附近的車輛，避免與其他車輛的碰撞。有時也用在部分的安全系統，使監視系統可觀測比較多的角度。
中子的反射能反射中子的物質(例如：鈹)，常被用在核反應及核子武器上。在物理及生物科學中，中子入射物質內，偏離原子的反射，常用來決定物質的內部構造。
聲音的反射
當反射面大小的尺度比入射波波長大時，一個聲音縱波射入這平滑的表面，聲音會以反相的方式反射。可聽見的聲音頻率的範圍（大約是20~17000赫茲）以及波長的範圍（大約是20mm~17m）。因此，反射的特性取決於反射表面的組織和結構。例如：多孔隙的表面會吸收一些能量，而粗糙的表面（此相對於波長而言）較傾向於許多方向的反射去漫射這些能量，而不是一致性的反射。這導致於將聲學應用於建築的領域，因為這些反射的特性對一個空間的聲音感受是很重要的。
在外部噪音減低的理論中，反射的表面大小可製造噪音位障，因反射部分聲波到相反方向而略為減低噪音。地震波的反射
地震波是來自地震或是其他來源(例如：爆炸)在地球中的地層反射。研究地震引起的深層地震波反射，讓地震學家判定分層的地球構造。淺層地震波常被用在反射地震學以研究地球的地殼，特別是探勘沉積的石油和天然氣。- 浮力 〈Buoyancy〉 2009/06/20
浮力 〈Buoyancy〉
台中縣常春藤高級中學李品慧教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯由於流體(液體或氣體)上下壓力的不同，完全或部分沉入流體下的物體會受到一向上的浮力，其量值等於排開的流體重量。此力使得物體可以浮在流體上或者減輕重量。浮力是船、艦艇、汽球和飛船等運輸工具很重要的原理。如貨櫃船，它的重量與其排開水重大小的浮力達到平衡，因而能浮在水面上航行。如果載入更多的貨物，它將更沒入水中，排開更多的水以產生更大的浮力與其增加的重量平衡。 Continue reading →
- 海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝三﹞ 2009/06/03
海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝三﹞
國立彰化師範大學物理系楊孟欣/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯海洋波的測量
在船甲板上觀測波已有 $$130$$ 年的記錄，這麼長久以來的記錄也有一些是用地震波的活動間接測量到的，更正確的測量可用固定結構的波柱得到。一站在岸邊指定地點 的觀察者瞄準波到自己的位置附近的波柱，波柱通常是設立在海岸邊的天氣觀測站並且與燈塔結合，電子波柱是一種用電子操縱的精密測量工具，通常運用於專業的研究，例如威尼斯附近海域，亞得里亞海的 Aqua Alta 塔，波柱現在也常使用雷達或高度計來代替一般的測量。 Continue reading →
- 海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝二﹞ 2009/06/03
海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝二﹞
國立彰化師範大學物理系楊孟欣/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯海洋表面波是在水面與空氣間傳遞的一種波，恢復力來自於重力影響，所以也被稱為表面重力波。當風吹過表面，壓力與摩擦力會擾亂海洋表面的平衡，這些力會將能 量從空氣傳到水裡。
以深海的線性單色平面波來說，靠近表面的粒子以圓周的方式運動，這種活動方式結合縱向與橫向的運動，當波傳遞到了淺灘，粒子的運動被壓 縮成橢圓形。當波的振幅增加，粒子的圓周軌道就不會是封閉軌道，當通過頂端，粒子就會有些微前進或後退的位移，這種現象稱為 Stokes drift。 Continue reading →
- 海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝一﹞ 2009/06/03
海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝一﹞
國立彰化師範大學物理系楊孟欣/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯海洋表面波是發生在海洋最上層的平面波，通常由風或是地層變動的影響產生，並且前進好幾千里直到遇到陸地。波的大小從漣漪到海嘯，都是由單獨向前移動的水分子組成，不管能量與動量有多大。
波的形成
大多數在海邊可以看到的碎浪都是由很遠地方的風造成的，影響波產生的有風速、風在海上吹的距離、風持續吹過的地區三種因素。以上三種影響決定了海洋表面波的大小與形成，這三種變因越大造成的波就越大。
波的特性有：高度、波長、週期、波行進的方向。 Continue reading →
- 波〈Wave〉﹝三﹞ 2009/06/02
波〈Wave〉﹝三﹞
國立彰化師範大學物理系侯院武/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯連結：波﹝二﹞
數學描述
以數學觀點來描述最簡單的波為諧波，波方程式為 $$f(x,t)=A\sin(\alpha t-kx)$$，$$A$$ 為振幅，在波的週期中位置振動的最大值，在光的例子中，此為波與基準線的最大垂直距離，振幅的單位決定於波的振幅形式，在繩波振幅表示距離，在聲波表示壓力，在電磁波表示電場大小，振幅可為定值，隨時間與位置而變，振動形式的大小又稱為波的包跡線。 Continue reading →
- 毛細現象（Capillary Action） 2009/06/26