物理

相位 (一)

相位(Phase) (一)
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

振子或波的相位為一完整周期中的某一片段的偏移量,於時間 $$t=0$$ 時,距離指定參考點的偏移量。相為頻率領域或 Fourier 轉換領域的觀念,就其本身而論可由簡諧運動的想法而立即理解。

波長

波長(Wavelength)
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

物理上,波長是指ㄧ給定的頻率的傳播波每單位重複的距離,通常表示成 $$\lambda$$,波的現象有光、水波跟聲波。

波的有些性質是隨著位置而改變的,例如聲波的空氣壓力,電波電量的大小,或是光波的磁場大小。人耳可聽見的頻率為 $$20~Hz$$~$$20~kHz$$ 約是 $$17$$ 公尺到 $$0.017$$ 公尺的波長範圍。而可見光的範圍是從遠紅光的 $$700~nm$$ 到紫光的 $$400~nm$$。

力學波

力學波(Mechanical Wave)
臺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

力學波需要介質來傳遞能量。聲波、彈簧波和壓力波都是力學波的基本例子。聲波需要空氣當介質來傳播,彈簧波需要彈簧來當介質,海浪則是需要水。

力學波是物質局部的振盪,只有能量在傳播,振動的物質並不會往前移動,因此力學波只有傳遞能量,而不是傳遞物質。

縱波 (二)

縱波(Longitudinal Wave) (二)
國立彰化師範大學物理系楊孟欣碩士生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

縱波為波振動的方向平行波傳播的方向,力學縱波又稱為壓縮波或疏密波。 非電磁波 非電磁縱波的範例,包括聲波(壓力、粒子位移、或粒子於彈性材料內傳波速度的交錯變換)及地震P波(由地震和爆炸產生)。

蠟丸式節溫器

蠟丸式節溫器(Thermostat)
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

內燃引擎使用節溫器(俗稱水龜)調節冷卻水的流動。這種類型的節溫器利用機械的方式操作,並未涉及電子感應器。節溫器將蠟丸密封在銅質缸筒中,在低溫時蠟為固體,當引擎溫度上升時,蠟會融化並膨脹,於是推動節溫器的連桿將閥門頂開。節溫器的工作溫度是固定的,但可藉由調整蠟的組成進行調整,進而在不同的工作溫度開啟,一般約在攝氏 $$70$$ 到 $$90$$ 度之間。

熱沈或散熱片

熱沈或散熱片(Heat Sink)
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

「熱沈」,指的是一種環境或物體透過熱接觸(直接或間接),吸收高溫物體的熱量,並將吸收的熱量發散以降溫。熱沈廣泛使用在需要高效率發散熱量的系統中,主要工作為冷卻與降溫,可使用在冷凍系統(冰箱、冷凍庫)、引擎與用以冷卻電子裝置(如電腦、工作站、主機板)。

對流

對流 (Convection)
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

對流可藉由「液體的流動」或「較高溫粒子的集體移動到物質中較低溫區域」兩種形式發生。與傳導不同的是,熱液體的傳遞涉及較多的液體流動。而該運動發生在液體內部或液體之間,並且不可能發生在固體內部。在固體中,分子維持在相對位置導致流動無法產生,自然不會有對流現象。對流以兩種形式進行:自然對流與強迫對流。

平面波

平面波(plane wave)
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

在波傳遞的物理學中(尤其是電磁波),平面波是一種波前(表面為某固定相位),永遠平行於固定振幅平面,並垂直於相速度向量。這類的術語被擴大使用於描述局部範圍內表現接近平面波的波,例如一束天線產生的場,在距離很遠的地方近似於平面波,也就是說這種射線在射線光學有效的範圍內(在均勻的介質內傳輸而且長度單位遠大於波長),和似平面波局部相等。

縱模

縱模(Longitudinal Mode)
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

共振腔的縱模為束縛在腔體內的波,形成一駐波圖形,腔體內部產生許多表面反射,而縱波則對應到產生建設性干涉的波長,其他波長的波則經歷破壞性干涉,並被限制在腔體中。縱模圖形的節點出現在以腔體長度為軸,平行於此軸的位置上,橫模的節點則出現在垂直於此軸的位置上。

縱波 (一)

縱波(Longitudinal Wave) (一)
國立彰化師範大學物理系楊孟欣碩士生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

縱波為波振動的方向平行波傳播的方向,力學縱波又稱為壓縮波或疏密波。

非電磁波 非電磁縱波的範例,包括聲波(壓力、粒子位移、或粒子於彈性材料內傳波速度的交錯變換)及地震 $$P$$ 波(由地震和爆炸產生)。

聲波 諧和聲波的頻率和波長可以方程式 $$y(x,t)=y_0\cos(\omega(t-\frac{x}{c}))$$ 表示,其中 $$y(x,t)$$ 為粒子距離平衡點的位移量,$$x$$ 為波所在位置距離原點的位移,$$t$$ 為經過的時間,$$y_0$$ 為振盪運動的振幅,$$c$$ 為波速,$$\omega$$ 則為角頻率。因此 $$\frac{x}{c}$$ 為波傳播到 $$x$$ 的時間,波的頻率可由關係式 $$f=\frac{\omega}{2\pi}$$ 求得。

聲波的振幅為未受干擾的空氣與波造成的最大壓力之間的差。聲音傳播的速率與介質的種類溫度和介質壓力有關。

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