物理研究與實驗演示

導出單位

導出單位 (Derived Unit)
國立臺灣大學物理系 周文鴻

在國際單位制 (SI unit) 中有七種基本單位:長度單位(公尺 m)、質量單位(公斤 kg)、時間單位(秒 s)、電流單位(安培 A)、溫度單位(克爾文 K)、數量單位(莫耳 mol)以及亮度單位(燭光 cd),對應著七種物理量(可參考科學Online上《基本量》一文)。其餘的物理量都可由這七種基本物理量推導出來,而他們對應的單位稱作導出單位。

基本量

基本量 (Fundamental Quantity)
國立臺灣大學物理系 蔡雨錡

當我們想要表達一個物體的物理性質的時候,會使用量度單位來當表示該特性(物理量)的大小程度。量度單位不統一,在交換資料或是溝通上會有諸多不便,在歷史上就曾有機組人員將英制跟公制單位搞混而造成飛機墜毀的意外事件。

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。

歐傑電子能譜儀

歐傑電子能譜儀 (Auger electron spectroscopy,AES)
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

歐傑電子 (Auger electron)的產生現象,最先是由法國人Pierr Auger於1924年所發現,故以歐傑電子為名。歐傑電子能譜術 (Auger electron spectroscopy,AES),是利用一電子束(能量約為 3 keV 或 5 keV )聚焦成微米大小打在樣品表面上,使該樣品表面原子產生歐傑電子,藉由半球形能量分析儀 (Concentric Hemispherical Analyzer,CHA) 捕捉分析歐傑電子的特徵動能,即可研判表面元素成分及其化學態。此外,歐傑電子的產生涉及三個電子軌域,因此有很好的鑑別特性,因而使歐傑電子能譜術成為表面分析的利器[1]。

真空

真空 (Vacuum)
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

所謂真空,美國真空學會定義為從一個空間抽出氣體,當中氣體分子數密度在每立方公分內的數目小於 $$2.5\times 10^{19}$$ 個,亦或腔壁承受氣體動力壓力值小於一大氣壓($$1~atm$$ 或 $$760~torr$$)稱之。而壓力的單位使用國際壓力單位 pascal ,帕($$Pa$$),定義為 $$1~Pa =1~N/m^2$$,常用的離子真空計(Ion Gauge)所使用之單位為 $$Torr$$ 。

化學示範實驗:黑色異形在蔗糖脫水中誕生(Alien Born in the Dehydration of Sugar)

化學示範實驗:黑色異形在蔗糖脫水中誕生(Alien Born in the Dehydration of Sugar)
國立玉里高級中學化學科黃有道老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

「黑色異形」在無名火中誕生,它雖不重,但很黑,還帶點焦糖的芳香味道。此示範實驗是透過不用火且突然燃燒的一連串化學反應,首先利用濃硫酸使蔗糖脫水並且放出熱量,引發蔗糖與氯酸鉀的激烈反應,然後引燃蔗糖而使蔗糖碳化。學生最感驚奇的是不需要點火就可以引燃蔗糖。

示範實驗影片

請按此連結:黑色異形在蔗糖脫水中誕生(Alien Born in the Dehydration of Sugar),YouTube。

 

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)簡介

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)簡介
國立臺灣師範大學物理系吳幸璇碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編

巨磁阻效應是二十世紀末最偉大的發明之一,其發明開啟了自旋電子學(spintronics)領域的蓬勃發展,使得今日的科技大大向前躍進。

巨磁阻現象的發現是在1988年由德國尤利西研究中心的彼得‧葛倫伯格(Peter Grunberg)和巴黎第十一大學的艾爾伯‧費爾(Albert Fert)分別獨立發現,兩人共同獲得2007年諾貝爾物理學獎;而另外一位對巨磁阻有重大貢獻的科學家則是IBM實驗室的史都華‧帕金(Stuart S. P. Parkin),他將巨磁阻應用到常溫,並且做了很多新材料的開發及改良,使得巨磁阻的技術加速發展,並與工業界成熟的製程技術相接軌。

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)原理

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)原理
國立臺灣師範大學物理系吳幸璇碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

當電子通過鐵磁性物質時,當電子的自旋方向與鐵磁性物質排列方向相同時,則電子較容易通過,其所受的磁阻較小(如圖一);但若電子的自旋方向與鐵磁性物質排列方向不同時,則電子因碰撞故較不易通過,所受的磁阻較大(如圖二)。

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