物理

連續方程式

連續方程式 (Continuity Equation)
國立臺灣大學大氣科學系 陳品全

在形容管中一個不可壓縮的流體之運動時,我們常常會使用到一個公式:

$$A_1v_1=A_2v_2$$

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圖一、連續方程式示意圖(本文作者陳品全繪製)

換向器

換向器 (Commutator)
國立臺灣大學物理系 簡裕峰

換向器是直流馬達與直流發電機中的重要元件,它的功能是為了讓直流馬達與直流發電機可以持續轉動。一般而言,只有直流者需要用到換向器,交流馬達及交流發電機則不需要。最簡單的換向器是由電刷與兩片半圓形的換向環相對組合而成的,因為改變電流方向的需要使換向器長成這種形狀。

絕對壓力

絕對壓力 (Absolute Pressure)
國立臺灣大學物理學系 曾奕晴

壓力的定義

在物理學上,壓力 (\(\mathrm{P}\), Pressure) 的定義為物體在單位面積上所受的正向力。用數學式表達即為 \(P=\frac{F}{A}\),其中 \(F\) 為作用之正向力,\(A\) 為表面積。

壓力有許多不同的單位表示方法,其中常用的有標準大氣壓 (\(\mathrm{atm}\))、帕斯卡 (\(\mathrm{Pa}\), pascal)、巴 (\(\mathrm{bar}\))、托 (\(\mathrm{torr}\))、公分水銀柱 (\(\mathrm{cm-Hg}\)),以及 \(\mathrm{PSI}\)(磅/平方英吋)。

掠射角

掠射角 (Grazing Angle)
國立臺灣大學物理學系 曾奕晴

掠射角和入射角的關係

相信大家對於入射角、法線這兩個名詞一定都不陌生,當有一道波撞上一個平面時,波前進的方向和平面法線的夾角,我們稱為入射角,以上就是入射角的定義,如圖一所示。那麼掠射角又是甚麼呢?

磁振造影

磁振造影 (Magnetic Resonance Imaging)
國立臺灣大學物理學系 鍾豪

磁振造影 (Magnetic Resonance Imaging) 是使用核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance) 的原理,所進行的非侵入性人體影像技術。其原理大致如下:水分子當中的氫原子在自然狀態下,自旋方向是隨機分布的(如圖一A),若施加一外加磁場,則氫原子的自旋方向會傾向與外加磁場一致,也就是能量較低的狀態(如圖一B)。

滲流(下)

滲流(下) (Percolation (II))
西北大學物理與天文學系博士生 林蔚廷、西北大學物理與天文學系博士生 楊暘

連結:滲流(上)

當我們在考慮地下水流動時,我們把地層當作一堆整齊排列的方格(稱之為晶格)來處理。這雖然是很粗糙的想法,但晶格模型確實抓住了「隙縫是連接地層中相近的兩個點」這個物理上的重點。換句話說,空間中距離很遠的兩個點,比如說地表及地下深處,是不應該有管道直接連接的。因此描述地層,晶格還算是說得通的。

滲流(上)

滲流(上) (Percolation (I))
西北大學物理與天文學系博士生 林蔚廷、西北大學物理與天文學系博士生 楊暘

地下水的流動,傳染病的爆發,這兩個乍看之下完全不同的現象,有什麼共通之處嗎?如果我們細究其微觀的機制,他們的確是完全不同的。地下水的流動顯然與流體力學有關,傳染病屬於生物學與醫學的領域。然而,如果我們只對某些重要的巨觀特徵有興趣,那麼這兩個現象都可以由滲流理論 (percolation theory) 來描述。

α 衰變(阿爾發衰變)

$$\alpha$$ 衰變(阿爾發衰變)(Alpha decay)
國立臺灣大學物理學系 林司牧

簡介

$$\alpha$$ 衰變,中文發音為阿爾發衰變,是放射性衰變(核衰變)的一種(放射性衰變的常見類型有 $$\alpha$$ 衰變、$$\beta$$ 衰變和 $$\gamma$$ 衰變三種)。核衰變的速度不受溫度、壓力、電磁場等外界條件的影響,也不受元素所處狀態的影響,只和時間有關。

測微器

測微器(Micrometer)
國立臺灣大學物理學系 陳昱璟

測微器 (micrometer),有時又被稱作螺旋測微器,是一種利用螺旋放大的原理進行精確測量的儀器,多用在測量厚度或是長度較小的物品。現存的歷史紀錄中,1848 年,Jean Laurent Palmer 在巴黎發明第一個類似的儀器,並取得專利。因此,測微器也被稱作 Palmer micrometer。

電荷耦合元件

電荷耦合元件 (Charge-Coupled Device {=CCD})
國立臺灣大學物理學系 陳昱璟

電荷耦合元件 (CCD) 是一種集成電路 (integrated circuit),於 1969 年由美國貝爾實驗室中的 Willard S. Boyle 以及 George E. Smith 所發明。兩人為尋找新的記憶體材料,想出再施加交替電壓使電荷於半導體表面上傳遞,可用來儲存及讀取訊號,然而後來發現加上利用光電效應產生光電子,整個裝置可做為影像的擷取。

直到 1970 年貝爾實驗室已經製造出第一個 CCD 晶片,雖為簡單之線性裝置,但已可捕捉影像,隨著製程技術的不斷進步,以及數位化時代的來臨,CCD 晶片不斷發展,有效像素數也不斷增加,如今 CCD 已廣泛運用在數位相機、掃描器上。

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