迴力鏢（Boomerang）
國立台南第一高級中學物理科汪登隴老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

迴力鏢是一種曲線形狀的飛行工具，一般用來打獵或運動用途。通常迴力鏢被認為是木製器具，但現代的材質範圍更廣，如塑膠、碳纖維或其他高科技材料，歷史上，有的迴力鏢是骨頭製成。迴力鏢有各種形狀和尺寸，這和地理分布、部落起源及設定功能有關。 Continue reading →

懸掛物體的鉛直彈簧振盪 (Vertical Mass-Spring Oscillator)—受力分析
國立臺灣師範大學物理系曾鈺潔碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

懸掛物體的鉛直彈簧振盪 (Vertical Mass-Spring Oscillator) 是將一個輕彈簧垂直懸吊，末端懸掛一個重物，並利用彈簧恢復力的作用，使重物作上下來回的振盪。因為此系統除了受彈簧恢復力的作用，還受重力的影響，所以和水平放置的彈簧振盪並不相同。在此將針對重力影響作進一步說明。 Continue reading →

彭巴效應（Mpemba Effect）
國立臺南第一高級中學物理科汪登隴老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

彭巴效應 (Mpemba effect)，指在同等體積、同等質量和同等冷卻環境下，溫度略高的液體比溫度略低的液體先結冰的現象。 Continue reading →

電子繞射 〈Electron diffraction〉
高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

藉由電子的發射，與想研究的物質起交互作用，來觀察其繞射的圖譜，進而了解物質的結構，是電子繞射技術重要的應用。這個現象的產生是因為光與粒子的二象性， 它陳述物質的粒子(例如入射的電子)也可以波動來描繪它。因為這個原因，電子也可視為像聲波與水波的波動。這電子繞射的技術與X-光與中子的繞射很類似。 Continue reading →

電子能階〈Energy Levels〉
高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

      波耳的模型，對於兩質點電荷以低於光速互相環繞的系統，給於適切的描繪。它不僅對單電子的氫原子、一價的氦離子、二價的鋰離子，甚至對於質量相同電荷相反的 雙質點環繞系統(例如電子-電洞對的exciton)也適用。如果加入一些假設，也可計算X光輻射的K線(K-line)(參考莫色勒定律 Moseley’s law).在高能物理，也可用來計算重夸克介子(heavy quark mesons)的質量。

波耳的兩個基本假設：

1. 古典的力學
　　電子受靜電力作用以圓形軌道繞原子核運行.
 

總能量為負值與軌道半徑成反比這意謂需提供能量，才能使軌道上的電子脫離原子核中質子的束縛。當r為無限大，也就是靜止電子無限遠離原子核中質子，則電子能量為零，則電子在軌道上的能量為位能之半。
對於比較大的原子核，只要把 ke² 改成Zke² ，Z為原子序也就是質子數，對於質量相同，電荷相反的雙質點環繞系統，m_e用縮減質量m_e / 2代替。

2. 量子規則

　　所以電子在最低能階(n=1)時的能量，比靜止的電子在無窮遠時的能量低 13.606eV。下一能階第二能階(n = 2)電子能量為-3.4 eV。第三能階(n = 3)為-1.51 eV,依此類推….. 。對於比較大的n值，也就是比較大半徑軌道的激態電子也有束縛能。 

    　能量的公式中這些自然常數組成雷德堡常數R_e
　　這個能量表示式更簡化由一些自然單位所組成:
　　m_ec² : 電子靜止質量(= 511 keV) 

對於由Z個質子所組成的原子核能階可表示為:
 

譯自http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_model

電子的波長〈Wavelength of Electron〉
高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

德布洛依(de Broglie)方程式中電子的波長 

h 為普朗克(Planck)常數、p為電子的動量。
電子的速度v由加速電壓U獲得
 
m₀為電子靜止質量
e為基本電荷
電子的波長為
 
在電子顯微鏡中，加速電壓通常為數千伏特，使電子的速度達到相當比例的光速。
在TEM中，通常操作電壓一萬伏特(10 kV) ，使電子速度達到光速的20%。
但如果操作電壓在二十萬伏特(200 kV)，可使電子速度達到光速的70%。
因此必須考慮相對論效應，
修正電子波長為 

c 是光速，
第一項為為非相對論修正，第二項考考慮相對論修正因素。
在TEM中，操作電壓一萬伏特(10 kV) ，電子的波長為12.3 x 10^-12m (12.3 pm) 。

但操作電壓在二十萬伏特(200 kV) ，電子的波長為2.5pm。
與X光波長作比較，通常X光繞射實驗中的X波長為100 pm數量級。
(Cu kα: λ=154 pm)

譯自http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_diffraction

波耳模型 〈Bohr Model〉
高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

　　在 拉塞福氫原子(原子序=1)與類氫離子(原子序>1)模型中，負電荷被帶正電的原子核，限制在圓形的原子殼層中，而電子藉著吸收或放射電磁波的能量 hν，在軌道上躍遷，電子在主量子數為n的圓形軌道上運行，軌道半徑與n平方成正比。氫原子(Z=1)的電子從 n=3到n=2的第一條巴爾末系列(Balmer series)的躍遷，產生波長656 nm 的紅光。
　　在原子物理，波耳描述原子是一個電子以 圓形的軌道，環繞小的正電的原子核類似於太陽系行星的結構。只是力量的來源是電力非重力，這是早期1904布丁葡萄乾模型(plum-pudding model)與1911拉塞福模型(Rutherford model)的演進，這個模型以量子物理作基礎，修正拉塞福模型，又稱拉塞福-波耳模型。
　　波耳在1913年所提出的模型，主要成功的解釋雷德堡公式(Rydberg formula)中的氫原子發射光譜線，雷德堡公式中的這些譜線能成功的在實驗中找到，但一直得不到理論的支持，直到波耳模型的提出，波耳原子模型不僅解 釋雷德堡公式，也提供我們物理基本經驗結果的判斷。
　　波耳模型是氫原子的基本原始模型，理論上它可以從比較精確的量子力學中的一階近似中得到，可視 為比較過時的科學理論。 因為它的簡單及應用於氫原子系統的正確性，波耳模型依然是教學生進入量子力學複雜正確的原子殼層前基本的介紹。在1900普朗克的量子論到1925量子力 學的全盛期間，它可視為老的量子理論。

譯自http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_atom_model

侖琴〈Roentgen〉與X光〈X-ray〉
高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

　　在1895年11月8號，德國物理學教授侖琴(Wilhelm Conrad Rontgen)， 以李納德與各魯克管(Lenard and Crookes tubes)對後來命為X-rays的光線進行實驗觀測，同年12月28日他寫了一篇初步的報告”關於一種新光芒:初步通信”(On a new kind of ray: A preliminary communication) ，並將它發表到盧內堡(Wurzburg)的物理醫療社會期刊(Physical-Medical Society journal) ，這是X-射線範疇的第一次正式和公開的認知。侖琴用”X”來標示這個射線，表示這是一種未知的輻射類型。有關名字的命名，許多他的同事建議以侖琴射線來 命名它，侖琴本人強烈反對。雖然如此許多語言仍然以侖琴射線來稱呼它，包括德語。侖琴也因為這個發現，獲得了1901年第一屆諾貝爾獎物理獎。
　　在 侖琴死後，因為他實驗筆記的燒毀，對於他的發現大家有衝突的說法，但由他的自傳，重建這段歷史。侖琴探究包覆著黑紙板的各魯克陰極射線管，使可見光無法從 管中射出，與塗有鉑氰化鋇(BaPt(CN)4)的螢光板，他注意到一公尺外的螢幕發出綠光，他覺得不可見光從陰極射線管中發出，經過黑紙板使鉑氰化鋇的 螢光幕感光。他也發現這種射線也能穿透桌上的書本與紙板。他是觀測發現到X光的第一個人。
　　侖琴投入對這未知的射線有系統的探究。經過兩個月有初步的發現並發表了文章。
　　侖琴看到他太太的手掌骨在照相底板上的顯像，發現X光在醫學上的應用，這是看到人身體一部份的第一張X光片。

譯自http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray