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2021.05.31
能量守恆嗎? 從作功看能量的轉換
作者 / 蔡坤憲/交通大學電子物理所碩士。目前旅居紐西蘭,擔...
618期
功是一個被定義的物理量,代表力與位移的乘積。當一外力對物體作功時,功會轉換成物體的動能,即著名的「功-動能定理」。另外,當施以一個與物體重量相等、方向朝上的作用力時,對物體所做的功將轉換成位能,能量會被儲...
功
作功
能量
摩擦力
能量轉換
重力位能
彈力位能
機械能
功-動能定理
2021.05.01
量子世界中鬼魅般的粒子 物質波
作者 / 施奇廷/清華大學物理系博士,任教於東海大學應用物理...
617期
17世紀時,物理學家試圖釐清「光」到底是粒子還是波動。經過多年的爭論,粒子說與波動說互有勝負。直到19世紀末至20世紀初,物理學家才終於了解光同時具有粒子與波動的特性。後續法國物理家德布羅意提出了「物質波」的概...
量子
量子力學
宇宙
物質
干涉現象
粒子
波
電磁波
光
2021.03.01
弱交互作用與費米理論
作者 / 張峻輔/清華大學高能理論物理博士、高雄中學物理科教...
615期
弱作用力是四大基本交互作用的其中一種,起源於放射性元素的研究。在19世紀末期,物理學家就已將元素衰變分為α與β衰變,但其中的β衰變卻讓物理學家傷透腦筋,現有的理論都無法完整解釋其產生機制。後續義大利物理學家...
物理
費米交互作用
弱交互作用
β衰變
弱作用力
四大基本作用力
2021.02.01
不只是反作用力和白努力定律 找出飄浮玩具的物理原理
作者 / 張慧貞/彰化師範大學物理系教授,研究興趣為物理概念...
614期
市面上有許多能飄浮在空中的玩具,例如飄浮足球、氣球光碟、感應飛碟、飄浮曲棍球台及吹氣乒乓等。這些玩具的飄浮現象看似相同,甚至許多科普文章統一以氣體的反作用力及白努力定律說明,但實際原理可能不盡相同,也沒有...
白努力定律
反作用力
氣體動力論
地心引力
牛頓第二定律
康達效應
2021.01.01
人類能源新希望?核融合的發展與挑戰
作者 / 周育如/中央大學光電系大三生,遊走於光電、物理、核...
613期
核融合是科學家試圖追尋的能源科技目標,但研發核融合始終面臨著各種技術的挑戰,尤其是能量輸出與輸入的比值仍舊不理想,導致該技術仍未能進行商轉。目前,核融合技術分為磁場控制核融合與慣性控制核融合兩大類,歐美各...
核融合
磁場控制核融合
慣性控制核融合
托卡馬克
仿星器
2020.12.01
物質由何組成?從原子光譜到原子結構
作者 / 蔡坤憲/交通大學電子物理所碩士。目前旅居紐西蘭,擔...
612期
從古至今,人們一直試圖找出組成物質的最小單位。從古希臘學者提出的「原子」構想,到19世紀初期科學家觀察化學反應的線索等。而到了20世紀初期,諸多物理學家以實驗的方式提出各自的原子結構。其中,用於分辨化學元素的...
原子
元素
電子
金箔實驗
原子核
行星繞日模型
電磁學理論
氫原子模型
光譜學
化學元素
焰色實驗
指紋
2020.11.01
超級英雄的電影世界有遵守牛頓力學嗎?
作者 / 曾賢德/東華大學物理學系副教授。專長為凝態物理實驗...
611期
牛頓提出的三大運動定律能解釋我們生活中的許多力學現象。不論是解釋慣性的第一定律;說明施力效果的第二定律F=ma;還有作用力與反作用力的第三定律。然而,在分析電影《黑寡婦》的預告片後發現,電影裡面的物件卻不見得...
牛頓力學
三大運動定律
萬有引力
加速度
慣性定律
2020.10.01
想要移民太空?你不可不知的「科氏力」!
作者 / 施奇廷/清華大學物理系博士,任教於東海大學應用物理...
610期
科氏力是一種源自於非慣性座標系的「假想力」。颱風等熱帶氣旋是受科氏力影響的經典例子,隨著區域的不同,氣旋的旋轉方向也有差異。而另一個科氏力常見的說法,就是水槽的水流漩渦方向,相傳南北半球會有不同的漩渦方向...
科氏力
颱風
非慣性座標系
離心力
加速度運動
2020.09.01
飛沫顆粒懸浮的關鍵 從尺寸、面積與體積的關係找答案
作者 / 張慧貞/彰化師範大學物理系教授,研究興趣為物理概念...
609期
受到疫情影響,為了避免自身或他人口中的飛沫在空氣中停留懸浮,大眾紛紛選擇戴上口罩;天上的白雲明明就是重達數噸的水滴與冰晶,卻可以輕易飄浮在空中;岩漿燈炫麗又曼妙的舞姿原來與瓶子造型設計有關。上述三項看似毫...
口罩
COVI-19
飛沫傳染
重力
空氣
2020.08.01
量子的開端─普朗克的黑體輻射研究
作者 / 張峻輔/清華大學高能理論物理博士、高雄中學物理科教...
608期
19世紀末,黑體研究出現許多古典物理學無法解釋的問題,而德國物理學家普朗克(Max Planck)導入量子的概念,從熱力學第二定律出發,建立普朗克黑體輻射公式,並催生出影響物理界深遠的量子論。
黑體輻射
瑞立-金斯理論
紫外災變
熱力學第二定律
能量
2020.06.01
能量不連續?黑體輻射打開量子力學的大門
作者 / 蔡坤憲/交通大學電子物理所碩士。目前旅居紐西蘭,擔...
606期
19世紀末,當電磁學的研究趨於完備時,物理界才驚覺過往的古典物理仍有諸多問題無法克服,包含黑體輻射與光電效應。兩項研究在科學家的努力下,成功修正人們對於光與能量的理解,能量從過往人們認定的連續性質,轉變為能...
光
黑體輻射
量子力學
物理學
黑體
電磁波
空腔輻射
維因位移定律
2020.05.01
走路到底作不作功?從身體運動及姿勢看走路力學
作者 / 張慧貞/彰化師範大學物理系教授,研究興趣為物理概念...
605期
中學的物理課學過,當施力與位移方向垂直則作功為零。當等速走在平坦路面時看似沒有作功,但雙腿卻會感到疲憊似乎與理論不符。事實上,人體走路的過程中,身體的重心會因雙腿的甩動而上下擺動,所以重力還是有作功。每當...
走路
功能定理
物理力學
作功
外力
質心
平行位移
重力
重心位移
2020.04.01
熱對流大解密─從神明數鈔機看空氣怎麼飄
作者 / 張慧貞/研究興趣為物理概念學習困難,生活物理素材開...
604期
生活中常見的煙囪與廟宇燒香拜拜產生的「神明數鈔機」都是熱對流現象。透過理想氣體方程式,溫度與壓力看似是主要的影響因子,但兩個要素卻無法完整解釋現象。原因在於忽略空氣密度,如果將空氣密度考慮進去,便可成功解...
熱對流
煙囪
神明數鈔機
氣體
壓力
溫度
空氣密度
2020.03.01
改變軍事與能源的力量─核分裂與核融合
作者 / 高崇文/中原大學物理系教授,研究領域為高能物理。
603期
對現代人而言,核能的使用可能並不陌生,舉凡日常的電力來源或強大的武器等。核能又分為核分裂與核融合兩種機制,前者是將原子序較大的原子核分裂成多個原子序較小的原子核;後者則相反。不論是哪種機制,都會產生巨大的...
原子核
核分裂
核融合
鈾原子核
2020.02.01
光之物語─光的身世之謎
作者 / 口述 秦一男∕淡江大學物理系助理教授。 撰稿 謝育哲...
602期
關於光的研究,最早可追溯到西元前6 世紀的古印度。當時的人們認為光是組成萬物的元素,不過古印度人卻沒有對光本身做出更多的解釋及研究。而到了古希臘時期,歐幾里得(Euclid)的著作《光學》 (Optica)則對光有初步...
光
牛頓
虎克
光波
光粒子
光子
2020.01.01
物理界的百年難解習題 質子半徑之謎
作者 / 高崇文∕美國馬里蘭大學物理博士, 研究領域為高能物...
601期
彈珠、西瓜或籃球等大尺度的物質可以用尺測量大小尺寸,那微觀世界呢?微觀世界裡的質子電荷半徑大小一直是物理學家追尋的目標,早期透過氫原子光譜,近期則轉向渺子氫的蘭姆效應進行測量。科學家藉由一次次的實驗,逐步...
物理
質子
質子半徑
2019.10.01
愛因斯坦真的錯了嗎?宇宙常數的小故事
作者 / 高文芳/交大物理所,在NASA成立那年出生,航海家1號...
598期
物理學的常數經常被視為永遠不變的定數,但隨著時間的推移,常數依然能歷久彌新嗎?抑或是會出現些許變化呢?另外,愛因斯坦曾為了便宜行事,在廣義相對論中大膽地加入宇宙常數,結果卻發現是烏龍一場。不過,多年後的今...
愛因斯坦
常數
宇宙常數
重力
狄拉克
大數猜想
2019.09.01
現代科技生活的墊腳石—半導體
作者 / 杜立偉/清華大學物理學士,美國西北大學博士,1995年...
597期
1970年以來現代科技快速發展,舉凡手機、電腦、電視、通訊、照明、太陽能電池、遙控器與偵測器等,幾乎所有日常電器及工業設備都含有半導體元件。但半導體究竟是什麼呢?筆者將介紹其基本組成與原理,並細數常見的材料類...
半導體
2019.08.01
探尋物理新粒子—通往未來的圓形對撞機
作者 / 張敬民/清華大學講座教授,研究領域為理論粒子物理學...
596期
對撞機的目的,是讓物理學家測試物理理論所預測的不同粒子,包括測量希格斯玻色子的性質、尋找由超對稱理論預測的大粒子新粒子及其他未解決的問題。 回顧粒子加速器的進程,從1990年代的兆電子伏特加速器(tevatron)...
對撞機
粒子
費米子
電弱對稱性
物質
玻色子
2019.06.02
無所不在的揉皺噪音
作者 / 洪在明/主持清學大學物理系510的揉皺實驗室,研究對...
594期
在電影院裡,摸黑從紙袋或塑膠袋中取出食物,要動作越快還是放慢,才能讓發出的聲響最小,不遭旁人側目?生活中隨手一揉的紙團所發出的噪音,在科學研究中又蘊藏哪些有趣的性質或定律?
揉皺
噪音
頻率
脈衝
2019.05.01
從細胞到鳥群─這個流體和你想的不一樣
作者 / 陳宣毅/中央大學物理系教授,中央研究院物理究所合聘...
593期
從細胞內的分子馬達、細胞、細菌、魚群、鳥群乃至於人群到人造的仿生機器,這些不論在物理尺度或構造都相去甚遠的系統,可以用相同的原理來理解嗎?這似乎是科幻小說裡的題材,可是近年來理論與實驗科學的進展都指出,可...
流體
細胞
物理
流體力學
2019.04.01
關於宇宙的大小事
作者 / 高文芳/在NASA成立那年出生,航海家1號發射那年上大...
592期
宇是空間、宙是時間,宇宙即時間、空間及存在此時空的萬事萬物。宇宙學研究的,就是此時空所有事物的演化過程(圖一)。
宇宙
宇宙膨脹
大霹靂
造父變星
都卜勒效應
銀河系
2019.03.01
空間膨脹如何影響可觀測宇宙
作者 / 李沃龍/目前任教於臺灣師範大學物理系,研究興趣主要...
591期
宇宙學是研究宇宙整體起源與演化的特殊物理科學。由於宇宙獨一無二的特性,宇宙學與其它物理學門最顯著的不同就是:人們只能透過觀測並建構理論模型來理解宇宙的起源與演化,無法重覆其它實驗驗證關於宇宙的理論假設。空...
宇宙
宇宙紅移
電磁波
時間膨脹
2019.02.01
氧化對表面做了什麼 ? 透過奈米尺度細看金屬表面的變...
作者 / 林文欽/國立臺灣師範大學物理學系教授,研究領域為表...
590期
日常生活中,金屬表面的氧化(如鐵片生鏽)應該是大家習以為常的現象。但是,除了氧化所造成的金屬表面變色與剝落等巨觀肉眼可見的表徵外,在微觀奈米尺度下仍有許多細微變化會發生在表面氧化過程中。
金屬
氧化現象
導電性
奈米島
2018.12.01
廣義相對論— 彎曲的空間 vs 彎曲的時空
作者 / 賀培銘/臺灣大學物理系特聘教授,加州大學柏克萊分校...
588期
廣義相對論包含2個層面的意義,其一是時空可以彎曲,其二是重力作用可以視為時空彎曲的效果。廣義相對論雖然是狹義相對論的一種推廣,其實上述的2個主要概念可以暫時脫離狹義相對論存在。
廣義相對論
空間
時空
2018.11.01
淺談量子密碼
作者 / 黃宗立/國立成功大學資訊工程學系特聘教授,量子資訊...
587期
當物體小到不能再被分割,質量微乎其微的時候,我們稱它叫作「量子」。譬如說,光子就是量子,夸克也是量子。當物體縮小到微觀尺度時,其物理性質會與平常所看見的物體,例如石頭、高爾夫球等不同。
量子
量子力學
量子密碼
物理
光子
光子偏振
電磁波
2018.11.01
拿下4次諾貝爾物理學獎的無線電天文學
作者 / 賴詩萍/國立清華大學天文所兼物理系教授,曾於美 國...
587期
儘管多數現代人已習慣於無線電接收機(手機)不離手的狀態,但不用拉線就能從 空中獲取訊息這件事,仍然存在著一種神祕感。在許多科幻電影中,巨大且經常成 群出現的無線電望遠鏡,常被導演安排成外星人選擇攻佔地球的地...
諾貝爾物理學獎
無線電
天文學
2018.10.01
帕克探測船窺探太陽
作者 / 曾耀寰/任職於中研院天文所,科學月刊社理事長。
586期
今(2018)年暑假不時出現高溫破表的新聞,回顧去 (2017)年,同樣的高溫令人感到煩躁,某家電視臺甚至 出現新聞標題:「 太陽熱到出閃焰,臺北破120年紀錄」。 2017 年 8 月 14 日,當臺北氣溫達攝氏38.2 度時,記者 ...
帕克探測船
太陽
太陽風
2018.09.01
全民玩轉 LHC 公開實驗數據- 探索希格斯粒子之美!
作者 / 趙元/從事高能物理研究,也是自由軟體與開放原始 碼...
585期
在開始分析數據之前,要先介紹大型強子對撞機(Large Hadron Collider, LHC)實驗資料的格式。讀者如果 接觸過粒子物理分析,應該會聽過一套稱叫「ROOT」 的物件導向分析工具。
大型強子對撞機
希格斯粒子
粒子物理
2018.08.01
全民玩轉 LHC 公開實驗數據 用虛擬作業系統蓋一個探索...
作者 / 趙元/從事高能物理研究,也是自由軟體與開放原始 碼...
584期
2008年9月,位於瑞法邊境、全世界最大的粒子物理實驗室──歐洲核子研究組織(Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire, CERN)開始試運轉大型強子對撞機(Large Hadron Collider, LHC)進行試運轉,並於...
LHC 公開實驗數據
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