Ch1序論 1-1 物理學的研究內容和重要性.

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1 Ch1序論 1-1 物理學的研究內容和重要性

2 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。

3 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

4 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

5 Ch1序論 1-2 物理學和其他科學關係

6 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

7 Ch1序論 1-3 物理量的測量與單位

8 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

9 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

10 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

11 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)

12 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 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 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。

13 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。

14 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

15 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

16 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

17 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

18 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