物理

白努利原理 (Bernoulli’s Principle)
國立彰化師範大學物理系趙書漢/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

在流體力學中，白努利原理（Bernoulli’s Principle）指出，對一不可壓縮流體（流體的密度不因外力而改變，大部分的液體皆可視為此類）而言，在外界不做功的情況下，當液體流速增加時，將會造成液體的壓力或是重力位能減少。這項原理是以荷蘭物理學家丹尼爾-白努利（Daniel Bernoulli）命名。

毛細現象（Capillary Action）
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

毛細現象是一種物質吸引另一種物質的能力，就如植物中的維管束，可以輕易地吸水，就像衛生紙或宣紙般等多孔性紙類一樣，它發生於液體與物質之間分子的附著力大於液體內部分子的內聚力時，此時物質與垂直的表面接觸會產生凹的新月形狀，同樣的理論也可以說明多孔物質如海棉，可吸取液體的原因。

毛細管常被用來說明毛細現象，當低端的玻璃試管被放置在液體中，如水，會產生凹的新月形狀，表面張力將液柱拉高直到足夠的液重與分子之間的力達到平衡，液柱的重量正比於試管直徑的平方，但液體與試管邊界接觸的長度正比於試管直徑，因此愈窄的試管比寬試管可以吸取較高的液柱。舉例來說，一直徑0.5公厘的玻璃細管大約可以吸取2.8公厘的水柱。

而其他的組合方式，如水銀柱和玻璃，液體分子間的力量大於液體與固體之間的力，因而產生凸面形狀，而毛細現象也作用於相反方向。

海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝三﹞
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

海洋波的測量

在船甲板上觀測波已有 $$130$$ 年的記錄，這麼長久以來的記錄也有一些是用地震波的活動間接測量到的，更正確的測量可用固定結構的波柱得到。一站在岸邊指定地點 的觀察者瞄準波到自己的位置附近的波柱，波柱通常是設立在海岸邊的天氣觀測站並且與燈塔結合，電子波柱是一種用電子操縱的精密測量工具，通常運用於專業的研究，例如威尼斯附近海域，亞得里亞海的 Aqua Alta 塔，波柱現在也常使用雷達或高度計來代替一般的測量。

海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝二﹞
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

海洋表面波是在水面與空氣間傳遞的一種波，恢復力來自於重力影響，所以也被稱為表面重力波。當風吹過表面，壓力與摩擦力會擾亂海洋表面的平衡，這些力會將能 量從空氣傳到水裡。

以深海的線性單色平面波來說，靠近表面的粒子以圓周的方式運動，這種活動方式結合縱向與橫向的運動，當波傳遞到了淺灘，粒子的運動被壓 縮成橢圓形。當波的振幅增加，粒子的圓周軌道就不會是封閉軌道，當通過頂端，粒子就會有些微前進或後退的位移，這種現象稱為 Stokes drift。

海洋表面波 〈Ocean Surface Wave〉﹝一﹞
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

海洋表面波是發生在海洋最上層的平面波，通常由風或是地層變動的影響產生，並且前進好幾千里直到遇到陸地。波的大小從漣漪到海嘯，都是由單獨向前移動的水分子組成，不管能量與動量有多大。

波的形成

大多數在海邊可以看到的碎浪都是由很遠地方的風造成的，影響波產生的有風速、風在海上吹的距離、風持續吹過的地區三種因素。以上三種影響決定了海洋表面波的大小與形成，這三種變因越大造成的波就越大。

波的特性有：高度、波長、週期、波行進的方向。

波〈Wave〉﹝三﹞
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

連結：波﹝二﹞

數學描述

以數學觀點來描述最簡單的波為諧波，波方程式為 $$f(x,t)=A\sin(\alpha t-kx)$$，$$A$$ 為振幅，在波的週期中位置振動的最大值，在光的例子中，此為波與基準線的最大垂直距離，振幅的單位決定於波的振幅形式，在繩波振幅表示距離，在聲波表示壓力，在電磁波表示電場大小，振幅可為定值，隨時間與位置而變，振動形式的大小又稱為波的包跡線。

波〈Wave〉﹝二﹞
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

連結：波〈Wave〉﹝一﹞

偏振

當波只能在同一個方向振動時稱為偏振，偏振通常用來描述橫波的振動方向，偏振平面平行於振動方向，而縱波則沒有偏振性，因為縱波的振動方向與傳播方向平行，波可藉由偏振片產生偏振效應。

波〈Wave〉﹝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

波是隨著空間與時間傳播的一種擾動，通常伴隨著能量的傳遞，機械波存在於介質，而電磁輻射波可在真空中傳遞不需要介質，波傳播跟傳輸能量從一點到另一點有時候會伴隨著介質中粒子的移動，波通常是在固定的位置上振動。

定義

一個振動可以定義為在一質點前後來回的振動，然而一個波的必要且充分的定義至少是彈性現象，通常被直覺的認定是在空間中的擾動，不跟空間中介質的運動有關，對波來說振動的能量是空間中能量的運動使表面變形，但是這些觀念對駐波來講是有疑問的，能量在各個運動方向是相同的，而且對於真空中的電磁波或光波，這些在介質中的觀念是不適用的。