物理

平面等加速度運動解題方法

平面等加速度運動解題方法
國立苑裡高級中學物理科許家銘老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

一般而言,當我們處理平面等加速度運動時,會將所處理的座標分為兩個相互垂直的方向,(如:水平方向與鉛直方向、平行斜面方向與垂直斜面方向、切線方向與法線方向…等)在各自的方向上以直線運動的概念解題,在依其需要合併即得解,今天考慮平面向量及正弦定理,部分題型可以不須分解即可求解,通用例題如下:

例題:
某物體自地面(或離地高 $$h$$)以初速度 $$v_0$$ 與水平夾 $$\theta$$ 角斜向拋出,在出發後時刻 $$t$$ 時,物體的速度為 $$v$$ 且與水平方向夾角 $$\varphi$$:

1.  物體的速度 $$v$$ :
由加速度的定義:

$$\vec{a}=\displaystyle\frac{\Delta\vec{v}}{\Delta t}$$

$$\Delta \vec{v}=\vec{v}-\vec{v_0}=\vec{a}\cdot\Delta t$$

$$\vec{v}=\vec{v_0}+\vec{a}\cdot\Delta t$$

26622_p1

水波的波速

水波的波速 (Speed of Water)
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。

自由落體 (Free Falling Body)

自由落體 (Free Falling Body)
台北市立第一女子高級中學黃韻心/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系洪連輝教授責任編輯

自由落體是指物體在最初(計時開始時)相對釋放者為靜止之落體運動。就廣義而言,自由落體為在僅受該星球之重力作用下的落體運動因此斜向拋射也可視為廣義的自由落體運動。

伽利略以前,便有許多學者根據自身所觀察的現象對落體做解釋。亞里斯多德在所著之《De Caelo》中,即闡述其對於落體的想法,當時僅是些關於定性與現象的文字描述(事實上,這些想法也將被後來伽利略等科學家所推翻)。

半導體能帶與能隙

半導體 (Semiconductor) 能帶與能隙
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

能帶結構與能隙

首先從單一原子開始,原子有分立的能階,當二個原子靠近時,每個能階分裂成一個上部和一個下部的階層,使得電子離開原來能階的位置。有更多的原子靠近形成固體時,階層的數量就會增加,因而形成能帶。

半導體包含許多能帶。最高的已佔滿電子的能階和最低空著電子的能階之間,形成一個大的能量差異,然後在能帶形成以後,已佔用的能帶和空著的能帶之間很可能會形成一個能隙。

重子

重子 (Baryon)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

圖一 重子是由三種夸克所構成

 

重子是可以發生強交互作用、電磁作用、萬有引力作用與弱交互作用的粒子,因為強交互作用常發生在原子核內,所以常見的核子如中子與質子都是一種重子。重子是由三個夸克所組成,也可以由三個夸克組成反重子。重子因為是夸克所組成,所以不能稱為基本粒子。除了質子與中子,其餘重子質量比較大,也可以被稱為超子。重子也是一種費米子,意思是相鄰兩粒子的自旋方向必須相反,遵守費米迪拉克統計的結果,形成費米迪拉克分佈以及包立不相容原理。

海嘯 (Tsunami)

海嘯 (Tsunami)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

圖一、海嘯的警告標誌

海嘯日本話為津波,意思為傳到港口會放大的一種波。英文為 Tsunami,也是由日本話翻譯而來,原因大概是日本為少數幾個對海嘯有研究的民族。

碰撞(Collision)

碰撞(Collision)
國立臺灣師範大學物理系李聖尉碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

高中生對於物理最困惑的其中之一便是為何一簡單的碰撞現象,卻要學到陌生的動量(momentum)與衝量(impulse)。我們都知道大卡車與腳踏車對撞,腳踏車一定會反彈,但這僅限於兩質量相差甚大之物體。如果是為兩質量相近的物體碰撞,此時便無從猜出碰撞後之情況,更遑論想要定量分析碰撞後之結果。為了詳細瞭解碰撞的現象,我們必須引入一物理量-動量,來描述之。

掃描穿隧式顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope,STM)儀器架構

掃描穿隧式顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope,STM)儀器架構
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

掃描穿隧式顯微鏡(STM)為何可以利用探針與樣品間的距離來顯示樣品表面影像,已在本討論區的文章–『掃描穿隧式顯微鏡原理』中說明,在此將對實際儀器架構的內容加以解說。
掃描穿隧式顯微鏡架構的示意圖如下。(圖片來源:維基百科)

掃描穿隧式顯微鏡原理

掃描穿隧式顯微鏡原理 (Scanning Tunneling Microscope,STM)
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

 

掃描穿隧式顯微鏡 (STM) 是利用量子穿隧效應 (quantum tunneling effect) 探測晶體表面原子結構的儀器。其發明的原由皆在本站文章–「顯微鏡發展歷史–掃描穿隧式顯微鏡的誕生」中陳述;此文將進一步討論掃描穿隧式顯微鏡的設計原理。

顯微鏡發展歷史–掃描穿隧式顯微鏡的誕生

顯微鏡發展歷史–掃描穿隧式顯微鏡的誕生 (Scanning Tunneling Microscope,STM)
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

掃描穿隧式顯微鏡(STM)是利用量子穿隧效應(quantum tunneling effect)探測晶體表面原子結構的儀器。由格爾德‧賓寧(Gerd Binnig)及海因里希‧羅雷爾(Heinrich Rohrer)在1981年於瑞士蘇黎世的IBM蘇黎世實驗室(IBM Zurich)發明,因其解析度可達次原子尺度,使兩位發明者榮獲1986年的諾貝爾物理學獎。

Pages