Ch1序論 1-1 物理學的研究內容和重要性

物理學 物理學英文名稱「physics」源自於希臘文，其意義為「自然」。 物理學研究自然界的基本現象，所建立的觀念、基本理論與知識，構成了其他科學的基礎，因此被稱為「自然科學之母」，對各種科學發展都有影響。

物理學領域範疇 古典物理（classical physics） 近代物理（modern physics） 力學（ch2）：物體運動與力間的關係 熱學（ch3）：熱本質、溫度、熱對物質影響、熱傳播 光學（ch5）：光本質與各種現象 電磁學（ch6）：電、磁現象及關係 近代物理（modern physics） 量子力學：研究微小粒子修正 相對論：研究高速運動或大質量物體修正

台灣物理研究領域 光電及半導體 超導及磁性物理 粒子物理與場論 凝體與表面物理 天文物理 統計物理與量子資訊 光學與原子分子物理 不同材質半導體，所具有光電與傳輸特性 超導及磁性物理 超導機制，研發高溫超導 運用磁性機制，發展光電材料與記錄媒體 粒子物理與場論 基本粒子性質與交互作用 凝體與表面物理 研究固體與液體的性質 物體表層分子結構、型貌與生長模式 天文物理 利用理論模擬或望遠鏡、太空任務觀測，探討各種天體與現象 統計物理與量子資訊 以統計方法研究由大量粒子構成且隨機自由度大的宏觀系統 利用原子、電子、光子的量子特性來處理資料的計算與傳輸 光學與原子分子物理 光與物質交互作用 原子分子結構及外在因素影響 資料來源:科學人雜誌世界物理年特刊

Ch1序論 1-2 物理學和其他科學關係

物理學與其他科學關係 物理 數學 化學 生物 天文 地科 醫學 太空 環境 建築 機電

Ch1序論 1-3 物理量的測量與單位

測量與單位 物理量測量結果 標準單位 1960年：國際單位系統（SI制或公制單位）   55.7 kg 數值 單位 特性:方便性、不變性 數值 單位 推導力單位－牛頓

基本物理量及其單位 基本量 SI單位 符號 長度 米（公尺） m 質量 仟克（公斤） kg 時間 秒 s 電流 安培 A 溫度 （克氏）度 米（公尺）　 m 質量　 仟克（公斤）　 kg 時間　 秒　 s 電流　 安培　 A 溫度　 （克氏）度　 K 物質數量　 莫耳 mol 發光強度　 燭光　 cd

導出物理量及其單位 所有其他物理量都可由此七個基本量表示出來，稱為導出量。 導出量 SI單位 速度＝位移/時間 m/s 加速度＝速度變化/時間　 m/s2　 力＝質量×加速度 kg．m/s2＝N　 功＝力×位移　 kg．m2/s2＝J

時間的測量及其單位 測量時間標準：任何週期性的現象，例如沙漏、單擺、日晷等。 平均太陽日（1967年前） 1太陽日：地球上某處連續兩次正對太陽時間間隔。 1平均太陽日：一年內所有太陽日平均值。 定義 缺點：平均太陽日逐年改變、不易準確複製。 1.沙漏、單擺、日晷等均可用來測量時間。 2.ㄧ年=365太陽日=366恆星日(自轉)

時間的測量及其單位 1967年，國際度量恆大會以銫-133（ ）原子鐘為時間標準 定義 優點：不受外界環境影響，具有 特定頻率光波，其所對應 1967年，國際度量恆大會以銫-133（ ）原子鐘為時間標準 定義 優點：不受外界環境影響，具有 恆常性且易複製。 1秒＝銫原子能階躍遷放出某一 特定頻率光波，其所對應 週期的9192631770倍。 1967 年舉行的第十三屆國際計量大會 (General Conference on Weights and Measures) 選擇了以銫原子的躍遷做為秒的新定義，即銫原子同位素 133 基態超精細能階躍遷的 9192631770 個週期所持續的時間定為 1 秒，稱作「原子秒」，新定義使得計時進入了原子時的時代，此秒定義一直維持至今。

長度的測量及其單位 長度單位的標準 1791年，以北極經巴黎至赤道的子午線長度的1千萬分之一定為1公尺。 1889年，國際度量標準局製造出鉑銥合金棒（公尺原器），在0℃時，取其兩端記號之間距離為1公尺。

長度的測量及其單位 1960年，國際度量標準局以氪原子發出某ㄧ特定光其波長1650763.73倍為1公尺。 1983年：物理常數－真空光速c 優點：簡單、精確、恆常 1公尺＝光在真空中於299,792,458分之ㄧ秒 所行進距離

長度的測量及其單位 測量長度方法 直尺 微小距離 長距離：相似三角形法、三角測量法 游標尺 螺旋測微器

質量的測量及其單位 牛頓對質量定義 質量種類 物質所含原子數量的量度 重力質量：利用天平所測得的質量（比較重力）。 慣性質量：利用牛頓運動定律測量的質量（比較慣性）。 物質所含原子數量的量度 1.物體體積越大、原子排列越密，所含原子數越多，質量越大。 若選取單位相同，重力質量等於慣性質量

質量的測量及其單位 質量標準 1889年前，以1公升純水在4℃時的質量訂為1公斤。 1889年後，以鉑銥合金圓柱所製成的「公斤原器」，其質量為1公斤。 缺點：純水不易取得、溫度必須控制相當準確

物理單位輔助字首 數 量 級 字 首 符 號 名 稱 109 giga- G 十億 106 mega- M 百萬 103 kilo- k 千 字 首 符 號 名 稱 109 giga- G 十億 106 mega- M 百萬 103 kilo- k 千 10-3 milli- m 毫 10-6 micro- μ 微 10-9 nano- n 奈