水波 (Water Waves) 的波速
國立嘉義高級中學物理科 李文堂老師 / 國立彰化師範大學物理學系 洪連輝教授 責任編輯

高中物理課程中，水波是非常重要的一個單元，日常生活中也常看到水波，水波槽實驗更是必做的分組實驗；讓學生深感疑惑的是：課本通常看不到有關水波的波速的公式。在本平台上登有「典型的海浪」介紹深水的表面波的公式，本文針對一些波長較短的波作介紹。
水面波的波速v
 
是雙曲正切函數，e是自然對數的底e≈2.718；所以水波的波速隨著(1)重力加速度g(2)水的表面張力T(3)水的密度ρ(4)水的深度H(5)波長λ改變。要得知水波的波速，必須將上述的五個已知條件帶入公式，才能求得。
　　以下介紹幾種特例，可以用較簡單的公式求出水波的波速。
　　1.池塘的水如果深度超過5cm，波長不超過5cm，x=2πH/λ=6.28，x已經過大到tanhx≈x，所以波速可簡化成 

．由「算術平均數大於或等於幾何平均數」 

．當：gλ/2π=2πT/ρλ時，有水波的波速極小值，等於 

．將水的表面張力T≈72dy/cm，密度ρ≈1g/cm³，g=980cm/s²代入上二式，得到波長1.7cm 的水波波速最慢=23cm/s，波長大於或小於1.7cm，水波的波速均大於23cm/s。波長小於1.7cm者，是以表面張力為恢復力的表面張力波(Capillary wave)，例如小蟲在水面行走造成的水波，微風吹動水面時，水中枯枝旁的水波，釣魚線旁的水波，都屬於這種表面張力波。
　　2.洗手前水從水龍頭落下，撞擊到水平板，會形成圓形水躍(詳見本平台另文)，水平板上的水深不到1mm，波長超過2 cm， x=2πH/λ使得tanh(2πH/λ)≈ (2πH/λ)．如果表面張力忽略不計，代入公式(1)中得到  的重力波。
　　3.水波槽實驗時，水深約0.7cm，形成的水波，只好用公式(1)算，不如想辦法實際測量算了。


參考資料：
1.        楊孟欣：典型的海浪

2.        Vance A. “Waves and water beetles”, The Phys. Teach. 10-19 (1971)
3.        Richard M. “Measuring g and   with water waves”, The Phys. Teach. 302-304 (1997)

照明光源（Light Source）
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

一般顯示器大多分為自體發光型或受光型兩種，電漿顯示器是屬於自體發光型顯示裝置，而液晶顯示器則是屬於受光型顯示裝置；受光型顯示裝置需要外部照明且大多在背面設有照明光源。當顯示器在顯示時通常必須選用可使顯示面亮度均一的面狀光源，而在顯示時也必須使用不會損害彩色性的白色面狀光源。
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液晶的其他應用（二）（The Other Purposes of Liquid Crystal）
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

液晶透鏡： 下圖為T. Nose、S. Masuda及S. Sato等人在1992年的Applied Physics Letters期刊上所發表的圓孔電極液晶透鏡。(a)為未外加電場之圓孔電極液晶盒，此時液晶分子水平排列，因此當線性偏振光水平入射液晶盒時所感受的折射率為一常數 ；當外加一小電場V1予液晶盒，圓孔兩側之液晶分子將受電場而成垂直排列，圓孔中心之液晶分子由於距電極較遠，受電場影響較小，因此轉動程度較小，形成一圓孔中心有效折射率大，圓孔兩側折射率小之變化，如同具有折射率梯度變化之GRIN lens，如下圖所示。 Continue reading →

光的偏振特性（二）(Polaization of Light)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

前一章節探討到我們用電場的強度及方向來描述出電磁在空間中傳播及偏振的特性，而光的偏振狀態可分做下列四種型式：

自然光(natural light)： 若 和 間無特定關係，或者相對相位角 是一個隨機變數，淨電場在任一位置或任一時間的偏振方向即為隨機，我們稱這種光源為自然光或隨機偏振光。
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同調性（Coherence）
國立臺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系吳仲卿教授責任編輯

在物理領域，同調性屬於波的性質之一，它可以讓波產生不隨時間以及不隨空間改變，穩定的干涉結果(interference)。當兩波在干涉時，如果兩波疊加之後可以產生振幅更大的合成波，則稱為建設性干涉(constructive interference)；反之，如果兩波疊加之後可以產生振幅更小的合成波，則稱為破壞性干涉(destructive interference)。 Continue reading →

磁阻式隨機存取記憶體（Magnetic Random Access Memory ：MRAM）
國立彰化師範大學物理所陳建淼研究生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

MRAM的概念是由德國Pual Drude研究所的物理學家Andreas Neyc和他的同事們共同提出。比較於靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory，SRAM)與動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Accrss Memory，DRAM)，SRAM與DRAM需要周期性的通電流，以保持記憶體內的資料，避免資料流失，用電流有或無來區別0和1的不同，而記憶的原理是以連續迴圈的方式進行，所以當電流一中斷，記錄就會消失，這種記憶體又稱為「揮發性記憶體」。 Continue reading →

氦-氖雷射（He-Ne Laser）
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞研究生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

考慮發光波長為632.8 nm紅光波段之He-Ne雷射。實際上受激發射機制主要為Ne原子，而He原子則是利用碰撞的方式來激發Ne原子。

Ne為一惰性氣體，其基態電子組態為1s22s22p⁶，如果忽略最接近的1s與2s副軌域，則可將Ne基態電子組態簡化成2p⁶。如果將2p軌域中的電子激發到5s軌域中，則激發態2p55s1的氖原子就成為具有較高的能量的原子；而氦原子也為一惰性氣體，因此同樣的，其基態的電子組態為1s2，當電子由1s軌域激發到2s軌域的時候，就形成有較高能量的1s12s1的氦原子。 氦氖雷射結構主要是將氦氖原子的混合氣體放在一個放電管中，此放電管的兩端為鏡面，作為受激發射的反射鏡以用來增強共振腔內的強度。
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巨磁阻 (Giant Magnetoresistance , GMR )
國立彰化師範大學物理所陳建淼研究生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

巨磁阻介紹

在2007年諾貝爾物理學獎頒發給法國的Albert Fert及德國的Peter Grünberg以表彰他們在巨磁阻效應上的發現，因而對磁性紀錄技術產生了重大影響。巨磁阻效應於1988 年，Baibich 等人使用分子束磊晶(MBE)成長鐵鉻多層膜，研究在溫度 4.2 K 的環境下，電阻隨著磁場的變化關係。 Continue reading →