物理

達維生-革末實驗(Davisson–Germer Experiment)

達維生-革末實驗(Davisson–Germer Experiment)
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯

1927 年達維生(Clinton Davisson)與革末(Lester Germer)在美國貝爾實驗室合作完成了這個支持德布羅意物質波理論的實驗。從歷史上來看,這個實驗所展現的波粒二象性對於建立量子力學以及薛丁格方程式具有無比重要的地位。因為這項重大的貢獻,戴維森和喬治-湯姆森一起榮獲 1937 年的諾貝爾物理學獎。

螺線管(Solenoid)

螺線管(Solenoid)
台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學系洪連輝教授責任編輯

所謂的螺線管,指的是由一質地均勻的金屬導線,所纏繞而成的金屬線圈,若現在有一電流通過,螺線管便會產生磁場,如下圖

若流入平面的導線中間有一點 $$P$$,根據安培右手定則,$$P$$ 點左邊的導線會給予 $$P$$ 點向下的磁場,而 $$P$$ 點右邊的導線則會給予向上的磁場,大小相等但方向相反,彼此互相抵消,最後的結果,便如圖所示,我們可以根據安培右手定則知道內部磁場的方向,四指彎曲指向電流方向,此時大拇指所指的就是內部磁場的方向。若此螺線管纏繞的非常均勻、緊密,且長度遠大於口徑,則內部的磁場便可視為均勻分布。

質譜儀

質譜儀 (Mass Spectrometry)
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學系洪連輝教授責任編輯

所謂的質譜儀,是一種能夠判別樣品的元素組成或分子的分析儀器,其原理主要是利用離子之荷質比的不同,加以分離各個離子,並測量其分子量。
下圖為質譜儀之簡易構造圖。

質譜儀之構造主要分成五個部份:樣品導入系統、離子源(ion source)、質量分析器(mass analyzer)、偵測器(detector)、質量處理系統(data analysis)。首先,我們利用導入系統將樣品導入,這些樣品會在離子源的地方產生電離,被分解成離子態,再藉由電場加速正離子之運動(電場方向會決定打出去的離子是帶正電或負電,在此,我們利用的是正離子),使正離子變成離子束,打向質量分析器,而分析器處設有一個磁場,這些正離子在磁場中會受到垂直速度方向的磁力影響,因為荷質比的不同,造成之磁力便會不同,因此,各個正離子會根據不同磁力所造成的軌跡前進,接著撞擊在偵測器上,當離子撞擊偵測器時,連接著偵測器的電線會提供電子,用以中和離子使其恢復電中性,這些電子在電線上不斷移動,使電線產生電流,最後,質量處理系統根據這些電流大小進行分析,便可知道分離出來的粒子為何了。

氫原子的波函數(Hydrogen Wave Function)

氫原子的波函數(Hydrogen Wave Function)
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學系吳仲卿教授責任編輯

在量子力學(quantum mechanics)的領域裡,通常使用波函數作為描述任何一個物理系統的工具。波函數利用複數(complex numbers)的數學方式,描繪物理系統可能發生的狀態。

基頻 (Fundamental Frequency)

基頻 (Fundamental Frequency)
台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

基音,通常縮寫為 $$f_0$$,是泛音系列裡的最低頻率。

一個週期訊號的基頻(也稱為自然頻率)是其音調週期的倒數,音調的週期是訊號裡的最小重複單位,所以音調的週期可以完整的描述週期的訊號。由於音調是最小的單位,所以它可以解釋二或多個連續重覆音調週期的訊號,然而連結的訊號也包含了多餘的訊息。

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