液晶（Liquid Crystal）
國立台南第一高級中學二年級侯岳岑/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師修改/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

液晶是一種相態介於液體相與固體晶體之間的物質。舉例來說，液晶會向液體一樣流動，但卻有晶體般有序排列 (oriented in a crystal-like way) 的分子結構。以液晶的光學性能分類，例如雙折射 (birefringence)，液晶被區分為許多不同的類型。當我們用顯微鏡觀看液晶，若使用偏 振光源照射液晶時，不同的液晶類型會出現截然不同的紋路。每一”塊”紋路對應不同排列方向的液晶分子群。然而，同一群的分子排列的整齊。液晶材料並不是永遠都停留在液晶態(就像水不會一直都是液體，有時候也會變成固體或是氣體)液晶可區分為 thermotropic 和 lyotropic 兩種類型。當 thermotropic液晶的溫度改變時，會發生相變，從一種相態變為液晶態。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_crystal

高溫超導體（High Temperature Superconductivity）
國立台南第一高級中學二年級黃俊諺/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

1986 以前，物理學家深信由BCS理論可以預測無法有超過30K以上的超導性質的存在。然而在同一年，Bednorz和Mülerl發現了一種鑭系鈣鈦礦的銅氧化物，在35K開始變為超導性 (在1987年 獲諾貝爾物理獎) 。很快地，吳茂昆等人馬上就發現可以用釔取代鑭，也就是製作釔鋇銅氧，可將臨界溫度提高到92K。此發現的重要性，在於液態氮可在此時作為冷劑(在一大氣壓 下，正常沸點為77K)。在商業上來說，其重要性在於液態氮製備容易且成本極低，也不會有氦氣傳送會發生的問題(如固態氣體堵塞等等……) 。此後，許多鈣鈦超導體陸續被發現，而且有關的超導理論，對於理論凝態物理是非常重要與困難的挑戰。

從1993年起，最高溫的超導體，是以鉈、汞、銅、鋇、鈣和氧等元素製成的陶土原料，臨界溫度到達138K。

在 2008年2月，科學家發現了含鐵的高溫超導體。來自日本東京工業大學的Hideo Hosono等人合成出了以鐵砷為主的超導材料，該化合物超導材料為 LaO1-xFxFeAs，臨界溫度為26K。其他研究者也很快的發現，竟有高達 55K超導臨界溫度同族鐵超導體。專家希望透過其他族元素的研究，可以更容易解釋物質如何運作的原理。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity#High_Temperature_superconductivity

奈米之由（Larger to Smaller： A Material’s Perspective）
國立台南第一高級中學一年級林晉名/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

有數種物理現象在整個系統的尺寸縮小時變得更顯著，包含了統計力學的效應和量子力學效應，例如”量子尺度效應”固體的電子特性會因尺寸大幅度的縮小而改變。這個效應在物質由毫米級到微米級不會很顯著，但若縮小到到了奈米級的尺寸，量子尺度效應就會出現。另外，和巨觀系統相比較有數種物理性質例如力學，電學和光學等也產生了變化。其中一個例子就是增加材料的表面積對體積的比值，改比值會改變力學、熱學和催化等作用。奈米系統的不尋常的力學性質在奈米力學的研究上引起相當的興趣，但是奈米物質的催化性和生化物質之間的反應會有可能見有的風險。

材料在奈米尺度下會顯現出與毫米尺度下很不相同的特性，可以產生一些獨特的應用。例如，不透明的物質變為透明（銅）；惰性材料變成催化劑（鉑）；穩定的材 料變得易燃（鋁）；在室溫下的固體變成液體（金）；絕緣體變成導體（矽）。例如近在正常尺度是XX物質，但是在奈米尺度就成為強烈的化學催化物質，物質在奈米尺度的獨特表面現象造就了奈米科技的許多分支。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Nanotechnology#Larger_to_smaller:_a_materials_perspective

奈米（Nanometer）
國立台南第一高級中學一年級林晉名/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

奈米(標誌：mμm) 是一種公制長度，等於十億分之一米， 即百萬分之一分之一毫米。

它是用來測量極小尺寸的常用單位(等於十埃)，是國際上公認的非Si單位。它是經常和奈米科技聯繫在同一個領域。以前，奈米被稱作毫微米(標誌 mµm)。

它是在半導體產業最常用來描述生產技術的線寬大小 ，同時也是最常用來描述光波長的單位，可見光波長的範圍大約在400-700奈米之間，資料在光碟上被存為大小大約100 奈米深、500奈米寬的凹槽。

奈米科技是個範圍相當廣的領域，如應用物理學、材料學、膠體與界面科學、元件物理、超分子化學；自我複製機器和機器人學、化學工程、機械工程、生物工程學和電機工程。將上述的科學領域合稱為奈米科技會引起爭議，因為在相關研究上奈米級並沒有明顯的界線劃分；儀器使用是唯一跟所有領域有關的，例如配藥和半導體產業並不相干，奈米科技產品主要都銷售到某個工業範疇。 Continue reading →

半導體雷射（Semiconductor Laser）
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

由於半導體雷射為現今科技實際應用的重要光電元件，像是在光纖通信、雷射列印、高密度光儲存、條碼掃瞄等皆需要應用到半導體雷射，還有其他包含顯示、娛樂、軍事、照明、生醫等方面也是需要用到半導體雷射，因此半導體雷射的發展成為現今最重要的光電元件之一。目前半導體雷射發光波長包含了藍紫外光、可見光、近紅外光和遠紅外光的範圍。此外，頻譜兩端的範圍也是半導體雷射發光波長的研究方向，往更短的紫外光波長以及進入兆赫波的範圍。

雷射基本上由四大部分組成。(1)增益介質：具有將在此介質中傳播的電磁波強度放大功能；(2)光學共振腔：提供電磁波回饋的機制以儲存能量；(3)增益介質的泵浦系統：提供能量給增益介質，使增益介質具有放大波強度的能力；(4)輸出耦合：將光學共振腔中的雷射光輸出到共振腔外，形成可以用來利用的雷射光。 Continue reading →

二極體 （Diode）
高雄市立高雄高級中學物理科盧政良老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

電子元件當中，二極體是一種具有兩個(也只有兩個)電極的裝置(除了熱游離二極體thermionic diodes可能還會多一到兩條加熱用的輔助端)。二極體有兩個主要的電極可以使想要的訊號通過，大部分的使用上是應用其整流的功能。而變容二極體varicap diode則用來當作電子式的可調電容器。

大部分二極體所具備的電流方向性我們通常稱之為「整流rectifying」 功能。二極體最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過(稱為順向偏壓)，反向時阻斷 (稱為逆向偏壓)。因此，二極體可以想成電子版的逆止閥。然而實際上二極體並不會表現出如此完美的開與關的方向性，而是較為複雜的非線性電子特徵－這是由 特定類型的二極體技術決定的。二極體使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。 Continue reading →

運動學（Kinematics）與簡單的運動種類
台北市立第一女子高級中學邊鈺皓/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

在物理學上，運動指的是物體在空間中相對位置隨著時間而變化的行為。在生活中「運動」這個行為是很常見的，但一直到了亞里斯多德的時候人們才開始探討運動。 亞里斯多德把運動分成兩大類：一種是天然運動，就像天體的圓周運動或是自由落體運動；另一種是激發運動，例如推一個物體所做的運動。亞里斯多德認為「力」 是保持運動狀態的原因。但到了十七世紀，以伽利略為首的諸多科學家開始對運動進行深入的研究，他們認為：力並非保持運動狀態的原因，而是改變運動狀態的原因。到了十七世紀末，英國科學家牛頓(Isaac Newton)提出了「牛頓運動定律」，為古典物理奠定了基礎。隨著時代的演變，在二十世紀初「愛因斯坦」提出了「相對論」，改變了昔日人們對空間和時間的看法，也因此使得舊有的運動觀念也須修正。 Continue reading →

運動學（kinematics）
台北市立第一女子高級中學陳柏方/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

運動學為經典力學的分支。主要討論物體運動的現象，不涉及運動的原因。運動學建立於時間與空間的基礎上，主要有三個基本觀念：位置、速度及加速度。 Continue reading →