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色散关系

指数 色散关系

在物理科学和電機工程學中,色散关系描述波在介质中传播的色散现象的性质。色散关系将波的波长或波數与其頻率建立了联系。由这组关系,波的相速度和群速度有了方便的确定介质中折射率的表达式。克拉莫-克若尼關係式可以描述波的传播、的频率依赖性,這關係比與幾何相關和與材料相關的色散关系更具一般性。 色散的原因可能是几何边界条件(波导、浅水)或是波与传输介质间的相互作用。基本粒子(被认为是物質波)即使在没有集合约束和其他介质存在下也会有非平凡的色散关系。 在存在色散的情况下,波速不再唯一定义,从而产生了相速度和群速度的区别。.

54 关系: 动能动量基本粒子埃格斯特朗半导体复数 (数学)对数導體布里渊区張力引力包絡線光子光学光的色散光速克拉莫-克若尼關係式因果律固体物理学固有速度皮埃尔-西蒙·拉普拉斯硬度稜鏡粒子總能经典力学群速度絕緣體电磁波电磁波导物質波狹義相對論中的質量相对论相速度頻率角频率质量费米面能带结构艾萨克·牛顿電機工程學透射电子显微镜折射折射率橢圓偏振技術波包波的传播波长波數消色差透鏡...振幅海浪斜率普朗克常数 扩展索引 (4 更多) »

动能

动能是物质运动时所得到的能量。它通常被定义成使某物体从静止状态至运动状态所做的功。由于运动是相对的,动能也是相对于某参照系而言。同一物体在不同的参照系会有不同的速率,也就是有不同的动能。动能的国际单位是焦耳(J),以基本单位表示是千克米平方每秒平方(kg·m2·s-2)。一个物体的动能只有在速率改变时才会改变。.

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动量

在古典力学裏,动量(momentum)是物体的质量和速度的乘積。例如,一輛快速移動的重型卡車擁有很大的動量。若要使這重型卡車從零速度加速到移動速度,需要使到很大的作用力;若要使重型卡車從移動速度減速到零速度也需要使到很大的作用力。假若卡車能夠輕一點或移動速度能夠慢一點,則它的動量也會小一點。 动量在国际单位制中的单位为kg m s^。有關动量的更精确的量度的内容,请参见本页的动量的现代定义部分。 一般而言,一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。动量实际上是牛顿第一定律的一个推论。 动量是个矢量。 动量是一个守恒量,这表示为在一个封闭系统内动量的总和不可改变。在经典力学中,动量守恒暗含在牛顿定律中,但在狭义相对论中依然成立,(广义)动量在电动力学、量子力学、量子场论、广义相对论中也成立。 勒内·笛卡儿认为宇宙中总的“运动的量”是保持守恒的,这里所说的“运动的量”被理解为“物体大小和速度的乘积”——但这不宜被解读为现代动量定律的表达方式,因为笛卡尔并没有把“质量”这个概念与物体“重量”和“大小”之间的关系区分开来,更重要的是他认为速率(标量)而不是速度(向量)是守恒的。因此对于笛卡尔来说:一个移动的物体从另一个表面弹回来的时候,该物体的方向发生了改变但速率没有发生改变,运动的量应该没有发生改变。.

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基本粒子

在粒子物理学中,基本粒子是组成物质最基本的单位。其内部结构未知,所以也无法确认是否由其它更基本的粒子所组成 。随著物理学的不断发展,人类对物质构成的认知逐渐深入,因此基本粒子的定义随时间也有所变化。目前在标準模型理论的架构下,已知的基本粒子可以分为费米子(包含夸克和轻子)以及玻色子(包含规范玻色子和希格斯粒子)。由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子。 我们日常生活中的物质由原子所组成。过去原子被认為是基本粒子,原子(atom)这个词来自希腊语中「不可切分的」。直到约1910年以前,原子的存在与否仍存在争议,一些物理学家认為物质是由能量所组成,而分子不过是数学上的一种猜想。之后,原子核被发现是由质子和中子所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子,这是当时人类所能探测的最小粒子。随著实验和量子场论的进展,发现质子、中子、介子发现是由更基本的夸克和胶子所组成。同时人类也陆续发现了性质和电子类似的一系列轻子,还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些是现代的物理学所理解的基本粒子。.

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埃格斯特朗

埃格斯特朗(Ångström, 简称埃,符号Å)是一个长度计量单位。它不是国际制单位,但是可与国际制单位进行换算,即1 Å.

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半导体

半导体(Semiconductor)是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。 材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时,电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小,在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电,而绝缘材料则因为能隙很大(通常大于9电子伏特),电子很难跳跃至导电带,所以无法导电。 一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特,介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发,或是改变其能隙之间距,此材料就能导电。 半导体通过电子传导或電洞傳导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似,即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。電洞导电则是指在正离子化的材料中,原子核外由于电子缺失形成的“空穴”,在电场作用下,空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流(一般称为正电流)。 材料中载流子(carrier)的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”(IIIA、VA族元素)来控制。如果我們在純矽中摻雜(doping)少許的砷或磷(最外層有5個電子),就會多出1個自由電子,這樣就形成N型半導體;如果我們在純矽中摻入少許的硼(最外層有3個電子),就反而少了1個電子,而形成一個電洞(hole),這樣就形成P型半導體(少了1個帶負電荷的原子,可視為多了1個正電荷)。.

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复数 (数学)

複數,為實數的延伸,它使任一多項式方程式都有根。複數當中有個「虛數單位」i,它是-1的一个平方根,即i ^2.

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对数

在数学中,真数 x(对于底数 )的对数是 y 的指数 y,使得 。底数  的值一定不能是1或0(在扩展到复数的复对数情况下不能是1的方根),典型的是、 10或2。数x(对于底数β)的对数通常写为 稱作為以β為底x的對數。 当x和β进一步限制为正实数的时候,对数是1个唯一的实数。 例如,因为 我们可以得出 用日常语言说,以3为底81的对数是4。.

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導體

導體(conductor)為能夠讓電流通過的材料,依其導電性,能夠細分為超導體、導體、半導體及絕緣體。在科學及工程上常用利用歐姆來定義某材料的導電程度。它们使電力極容易地通过它们。例如:金属、人体、大地、石墨、食鹽水溶液等都是導電體。 當電流在導體內流過時,事實上是因為導體內的自由电荷(在金属中的自由电荷是电子,而在溶液中的自由电荷则为阴、阳產生漂移而造成的,根據材料的不同,自由电荷的漂移方式也不相同:在超導體中,電子幾乎不受原子核的干擾而能夠快速移動;而在導體內電子的移動受限於該材料所造成的電子海的能階大小;而在半導體內,電子能夠移動是因為電子-空穴效應;而絕緣體則是電子受限於分子所構成的共價鍵,使得電子要脫離原子是非常困難的事。因此,沒有絕對絕緣的絕緣體,只要有足夠大的能量就可以使電子得以通過某絕緣體。 Category:材料 Category:熱力學 Category:電學.

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布里渊区

-- 在数学和固体物理学中,第一--区(Brillouin zone)是动量空间中晶体倒易点阵的原胞。第一布里渊区在几何上与布拉菲点阵中的维格纳-赛兹原胞类似。布里渊区的重要性在于:周期性介质中的所有布洛赫波能在此空间中完全确定。 在点阵空间中,作某一个阵点与其所有相邻阵点的垂直平分面,这些平面包围的空间就是包含前述阵点的第一布里渊区;亦可等价地定义为:在k空间(即波矢空间或倒易空间)中,从原点出发,不穿越任何布拉格衍射面所能到达的点的集合,就是第一布里渊区。 在上述定义中,若作的是某阵点和它所有次近邻阵点的垂直平分面,则得到的是第二布里渊区;若作的是某阵点和它次次近邻阵点的垂直平分面,则得到的是第三布里渊区,依此类推。但高阶布里渊区用得很少,因此“布里渊区”常常仅指“第一布里渊区”。 本概念最早由法国物理学家莱昂·布里渊提出。.

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張力

張力(tension)乃是由一拉長、伸展的弦對施力者所做的反作用力。張力與弦的長度平行,方向朝弦 由於張力是力的一種,因此它的單位如同力,SI制是kg·m/s²。 張力也存在於弦的內部:若考慮把弦分成兩個部分,則張力便是這兩個部分互相對彼此作用(拉扯對方)的力。張力的大小決定弦是否斷裂,因此張力也是振动(參見vibrating string)的性質之一,而弦樂器則是靠調整弦的張力來調整其音高,並藉由震動弦發出聲響。 通常將弦繃緊,則張力也會增加。在拉長的長度夠小時,虎克定律可以描述這個力的大小。 在狹義相對論中的似弦物體(例如在一些模型中與夸克作用的弦)或現代弦論中的弦裡也討論張力。我們藉由這些弦的世界面(world sheet)分析這些弦,它們的能量通常與它們的長度成正比。在這些弦中的張力與它的伸長量無關。.

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引力

重力(Gravitation或Gravity),是指具有质量的物体之间相互吸引的作用,也是物体重量的来源。 引力与电磁力、弱相互作用力及强相互作用力一起构成自然界的四大基本相互作用。在这四种基本相互作用中,引力是最弱的一种,但同时也是一种长程有效作用力。在现代物理学中,引力一般由广义相对论来精确描述,认为引力反映了物体的惯性在弯曲时空中的表现。而经典力学中的牛顿万有引力定律则是对引力在通常物理条件下的极好的近似描述。 在地球上,地球对地面附近物体的万有引力赋予了物体的重量,并使物体落向地面。在宇宙中,引力让物质聚集而形成天体,同时也让天体之间相互吸引,形成按照轨道运转的天体系统。此外,月球以及太陽对地球上海水的引力,形成了地球上的潮汐。.

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包絡線

在幾何學,某個曲線族的包絡線(Envelope),是跟該曲線族的每條線都有至少一點相切的一條曲線。(曲線族即一些曲線的無窮集,它們有一些特定的關係。) 設一個曲線族的每條曲線C_s可表示為t \mapsto (x(s,t),y(s,t)),其中s是曲線族的參數,t是特定曲線的參數。若包絡線存在,它是由s \mapsto (x(s,h(s)), y(s,h(s)))得出,其中h(s)以以下的方程求得: 若曲線族以隱函數形式 F(x,y,s).

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光子

| mean_lifetime.

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光学

光學(Optics),是物理學的分支,主要是研究光的現象、性質與應用,包括光與物質之間的相互作用、光學儀器的製作。光學通常研究紅外線、紫外線及可見光的物理行為。因為光是電磁波,其它形式的電磁輻射,例如X射線、微波、電磁輻射及無線電波等等也具有類似光的特性。英文術語「optics」源自古希臘字「ὀπτική」,意為名詞「看見」、「視見」。 大多數常見的光學現象都可以用古典電动力學理論來說明。但是,通常這全套理論很難實際應用,必需先假定簡單模型。幾何光學的模型最為容易使用。它試圖將光當作射線(光線),能夠直線移動,並且在遇到不同介質時會改變方向;它能夠解釋像直線傳播、反射、折射等等很多光線現象。物理光學的模型比較精密,它把光當作是傳播於介質的波動(光波)。除了反射、折射以外,它還能夠以波性質來解釋向前傳播、干涉、偏振等等光學現象。幾何光學不能解釋這些比較複雜的光學現象。在歷史上,光的射線模形首先被發展完善,然後才是光的波動模形.

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光的色散

#重定向 色散 (光學).

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光速

光速,指光在真空中的速率,是一個物理常數,一般記作,精確值為(≈ m/s)。這一數值之所以是精確值,是因為米的定義就是基於光速和國際時間標準上的。根據狹義相對論,宇宙中所有物質和訊息的運動和傳播速度都不能超過。光速也是所有無質量粒子及對應的場波動(包括電磁輻射和引力波等)在真空中運行的速度。這一速度獨立於射源運動以及觀測者所身處的慣性參考系。在相對論中,起到把時間和空間聯繫起來的作用,並且出現在廣為人知的質能等價公式中:.

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克拉莫-克若尼關係式

克喇末-克勒尼希關係式(Kramers–Kronig relations)是數學上連系複面上半可析函數實數部和虚數部的公式。此關係式常用於物理系統的線性反應函數。物理上因果關係(系統反應必須在施力之後)意味着反應函數必須符合複面上半的可析性。反之,反應函數的可析性意味着相應物理系統的因果性。此關係式以和為名。.

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因果律

#重定向 因果关系.

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固体物理学

固体物理学是凝聚态物理学中最大的分支。它研究的对象是固体,特别是原子排列具有周期性结构的晶体。固体物理学的基本任务是从微观上解释固体材料的宏观物理性质,主要理论基础是非相对论性的量子力学,还会使用到电动力学、统计物理中的理论。主要方法是应用薛定谔方程来描述固体物质的电子态,并使用布洛赫波函数表达晶体周期性势场中的电子态。在此基础上,发展了固体的能带论,预言了半导体的存在,并且为晶体管的制造提供理论基础。.

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固有速度

對論中,固有速度(Proper velocity,也稱作Celerity)是在速度以外可用來測量運動的物理量。相對於一位觀察者的速度是每單位時間的距離,其中距離與時間都是由該觀察者所測量,即;相對於該觀察者的固有速度,則是觀察者測量的距離除以受觀察的移動物體所攜帶的時鐘所經過的時間(原時τ),即。從固有速度的定義也可看出:固有速度是四維速度的三維空間分量。 在低速度情形下,固有速度與速度相等;然而在高速度的情形(接近光速c),採用固有速度來描述運動現象反而能保有原先牛頓力學中使用速度的數學形式。舉例來說,固有速度等於每單位質量下的動量,在任何速率下皆成立,因此沒有上限。如同右圖所顯示,在高速度下,固有速度也與移動物體的能量呈正比。 固有速度是(座標)速度與勞侖茲因子的乘積。對於單方向運動來說,固有速度也與快度 η呈簡單關係式:.

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皮埃尔-西蒙·拉普拉斯

埃尔-西蒙·拉普拉斯侯爵(Pierre-Simon marquis de Laplace,),法国著名的天文学家和数学家,他的工作对天体力学和统计学有举足轻重的发展。.

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硬度

在材料科学中,硬度指「固体材料抗拒永久形变的特性」。材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法,所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同,相互不能直接换算,但可通过试验加以对比。早在1822年,Friedrich mohs提出用10种矿物作為礦物的硬度標準,这是所谓的摩氏硬度计。硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。 三种主要的硬度定义方式包括:.

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稜鏡

鏡,在光學中是一種透明的光學元件,拋光與平坦的表面能折射光線。正確的表面角度取決於應用上的需求,傳統的幾何形狀是以三角型為基礎長方形為邊的三稜柱。在口頭上提到稜鏡時,通常都是指這種類型,但許多光學稜鏡都不是這種形狀的稜鏡。只要是對波長透明的材料都可以用來製造稜鏡,但傳統上和外觀上看都是以玻璃來製作。 稜鏡可以將光線分裂成原來的成分,也就是光譜(在彩虹中的顏色),也可以用來反射或分裂成不同的偏振光。.

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粒子

物理科學中,粒子為佔有微小局域的物体,能夠以數個物理性质或化学性质,如体积或质量加以描述。.

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總能

在古典力學中,一個物理系統的總能量或簡稱總能,是其勢能(位能)與動能的總和。所有的能量形式都可分類成此二類中的其中之一,總能可以等效地看作是從系統取得的理論性最大能量值。 在近代物理中,一個物理系統的總能是其靜能量m_0 c^2、總動能E_k及勢能的和,包括了系統內部狀態相關的内能。 Category:能量 en:Total energy ja:全エネルギー.

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经典力学

经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础,在宏观世界和低速状态下,研究物体运动的基本学科。在物理學裏,经典力学是最早被接受为力學的一个基本綱領。经典力学又分为静力学(描述静止物体)、运动学(描述物体运动)和动力学(描述物体受力作用下的运动)。16世纪,伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。.

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群速度

波的群速度(group velocity),或簡稱群速,是指波振幅外形上的變化(稱為波的「調變」或「波包」)在空間中所傳遞的速度。想象一下我们将一块石头投入一个平静的池塘中激起一个波浪,随即变成一个中心平静呈环形扩展的波环。这个正在扩展的波环为一组由不同传播速度的独立子波组成。波长较长的子波传播速度较快并消失在整组波的前缘。波长较短传播较慢的波随着整组波内缘的推进而消失。.

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絕緣體

绝缘体(Insulator),又称电介质或绝缘子,是一种阻碍电荷流动的材料。在绝缘体中,价带电子被紧密的束缚在其原子周围。这种材料在电气设备中用作绝缘体,或称起绝缘作用。其作用是支撑或分离各个电导体,不让电流流过。 玻璃、纸或聚四氟乙烯等材料都是非常好的电绝缘体。更多的一些材料可能具有很小的电导,但仍然足以作为电缆的绝缘,例如橡胶类高分子和绝大多数塑料。这些材料可以在低压下(几百甚至上千伏特)用作安全的绝缘体。.

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电磁波

#重定向 电磁辐射.

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电磁波导

在电磁学和通信工程中,波导这个词可以指在它的端点间传递电磁波的任何线性结构。但最初Institute of Electrical and Electronics Engineers, “The IEEE standard dictionary of electrical and electronics terms”; 6th ed.

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物質波

物理学中,物質波(即德布羅意波)係指所有物質的波(见波粒二象性)。 德布羅意說明了波長和動量成反比;頻率和總能成正比之關係,是路易·德布羅意於1923年在他的博士論文提出的。 第一德布羅意方程指出,粒子波長λ(亦稱「德布羅意波長」)和動量p的關係:(下式中普朗克常數h、粒子靜質量m、粒子速度v、勞侖茲因子γ和真空光速c) 第二德布羅意方程指出頻率ν和總能E的關係: 這兩個式子通常寫作.

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狹義相對論中的質量

质量这一名词在狭义相对论中通常是指物质在静止时所测量的质量(静质量)。这个意义的质量与牛顿力学的质量相同。不变质量是静质量的另一名称,但它通常是指由许多粒子构成的系统。 相对论性质量这一名词也被使用,而这是一个物体所具有的總能量。物体的相对论性质量包括了它所具有的动能,因此取决于观察者所处于的参考系。.

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相对论

对论(Theory of relativity)是关于时空和引力的理论,主要由愛因斯坦创立,依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来,人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学,即“非古典的=量子的”。在这个意义下,相对论仍然是一种经典的理论。.

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相速度

波的相速度或相位速度(phase velocity),或簡稱相速,是指波的相位在空間中傳遞的速度,換句話說,波的任一頻率成分所具有的相位即以此速度傳遞。可以挑選波的任一特定相位來觀察(例如波峰),則此處會以相速度前行。相速度可藉由波的頻率f與波長λ,或者是角頻率ω與波數(wave number)k的關係式表示: 注意到波的相速度不必然與波的群速度相同,相速是波包中某一单频波的相位移动速度;群速度代表的是「振幅變化」(或說波包)的傳遞速度,表示一段波包的包络面上具有某特性(如幅值最大或最小)的点的传播速度。 群速和相速只有是混合波(非单频波)在频散介质中传播时才有差别。 電磁輻射的相速度可能在一些特定情況下(例如:出現異常色散的情形)超過真空中光速,但這不表示任何超光速的--或者是能量移轉。物理學家阿諾·索末菲與里昂·布里於因(Léon Brillouin)對此皆有理論性描述。 參閱色散以對波的各種速度有更完整的了解。.

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頻率

频率(Frequency)是单位时间内某事件重复发生的次数,在物理学中通常以符号f 或\nu表示。采用国际单位制,其单位为赫兹(英語:Hertz,简写为Hz)。设\tau时间内某事件重复发生n次,则此事件发生的频率为f.

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角频率

在物理学(特别是力学和电子工程)中,角频率ω有时也叫做角速率、角速度标量,是对旋转快慢的度量,它是角速度向量\vec的模。角频率的国际单位是弧度每秒。由于弧度是无量纲的,所以角频率的量纲为T −1。 因为旋转一周的弧度是2π,所以.

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质量

在日常生活中的“重量”常常被用來表示“質量”,但是在科学上,这两个词表示物质不同的属性(参见质量对重量)。 在物理上,质量通常指物质在以下的三个实验上证明等价的属性之一:.

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费米面

费米面是固体物理学中一种抽象的边界或界面,可以用来方便地表征或预测金属、半金属和半导体的热能、电能、磁能和光等的性质。 费米面的存在是泡利不相容原理的直接结论,它允许每个量子态最多有一个电子。.

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能带结构

在固体物理學中,固体的能带结构 (又称电子能带结构)描述了禁止或允许电子所带有的能量,这是周期性晶格中的量子动力学电子波衍射引起的。材料的能带结构决定了多种特性,特别是它的电子学和光学性质。.

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艾萨克·牛顿

艾萨克·牛顿爵士,(Sir Isaac Newton,,英語發音)是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和煉金術士。1687年他发表《自然哲学的数学原理》,阐述了万有引力和三大运动定律,奠定了此后三个世纪--力学和天文学的基础,成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心学说提供了强而有力的理论支持,并推动了科学革命。 在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。 在数学上,牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献。 在2005年,英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,在被调查的皇家学会院士和网民投票中,牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。.

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電機工程學

電機工程學是以電子學、電磁學等物理学分支为基础,涵盖電子學、電子計算機、電力工程、电信、控制工程、訊號處理等子领域的一門工程學。十九世紀後半期以來,隨著電報、電話、電能在供應與使用方面的商業化,該學科逐漸發展為相對獨立的專業領域。 電機工程廣義上涵蓋該領域的分支,但在有些地方,「電機工程學」(Electrical Engineering)一詞的意義有時不包括「電子工程學」(Electronic Engineering)。 這個情況下,「電機工程學」是指涉及到大能量的電力系統(如電能傳輸、重型電機機械及電動機),而「電子工程」則是指處理小信號的電子系統(如計算機和積體電路)。 另一種區分法為,電力工程師著重於電能的傳輸,而電子工程師則著重於利用電子訊號進行資訊的傳輸。這些子領域的範圍有時也會重疊:例如,電力電子學使用電力電子元件對電能進行變換和控制;又如,智慧電網偵測電能供應者的電能供應狀況與一般家庭使用者的電能使用狀況,并据之調整家電用品的耗電量,以此达到节约能源、降低损耗、增强輸電網路可靠性的目的。因此,電機工程亦函蓋電子工程部分領域的專業知識。.

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透射电子显微镜

透射电子显微镜(Transmission electron microscope,縮寫:TEM、CTEM),简称--电镜,是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像,影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。 由于电子的德布罗意波长非常短,--电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多,可以达到0.1~0.2nm,放大倍数为几万~百万倍。因此,使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构,甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构,比光学显微镜所能够观察到的最小的结构小数万倍。TEM在中和物理学和生物学相关的许多科学领域都是重要的分析方法,如癌症研究、病毒学、材料科学、以及纳米技术、半导体研究等等。 在放大倍数较低的时候,TEM成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。而当放大率倍数较高的时候,复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同,因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。通过使用TEM不同的模式,可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。 第一台TEM由马克斯·克诺尔和恩斯特·鲁斯卡在1931年研制,这个研究组于1933年研制了第一台分辨率超过可见光的TEM,而第一台商用TEM于1939年研制成功。.

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折射

折射(法語,英語:Refraction,德語: Refraktion, 西班牙語: Refracción),一種常見的物理現象,指當物體或波動由一種媒介斜射入另一種媒介造成速度改變而引起角度上的偏移。「折射」一定等同於「光的折射」,所以雖然光線(一種橫波)會因為「折射」的不同令光的運行方向改變,但「折射」現象並不能用以證明光線是一種波動。最普遍的例子就是用手槍瞄準,當子彈穿過水时,其角度就會因為折射而偏移。 而所謂的「屈折」,也就是「光的折射」,專指光從一種介質進入另一種具有不同折射率之介質,或者在同一種介質中折射率不同的部分運行時,由於波速的差異,使光的運行方向改變的現象。例如當一條木棒插在水裡面時,單用肉眼看會以為木棒進入水中時折曲了,這是光進入水裡面時,產生折射,才帶來這種效果。.

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折射率

某种介质的折射率  等于光在真空中的速度  跟光在介质中的相速度  之比: (nv.

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橢圓偏振技術

橢圓偏振技術(ellipsometry)是一種多功能和強大的光學技術,可用以取得薄膜的介電性質(複數折射率或介電常數)。它已被應用在許多不同的領域,從基礎研究到工業應用,如半導體物理研究、微電子學和生物學。橢圓偏振是一個很敏感的薄膜性質測量技術,且具有非破壞性和非接觸之優點。 分析自樣品反射之偏振光的改變,橢圓偏振技術可得到膜厚比探測光本身波長更短的薄膜資訊,小至一個單原子層,甚至更小。橢圓儀可測得複數折射率或介電函數張量,可以此獲得基本的物理參數,並且這與各種樣品的性質,包括形態、晶體質量、化學成分或導電性,有所關聯。它常被用來鑑定單層或多層堆疊的薄膜厚度,可量測厚度由數埃(Angstrom)或數奈米到幾微米皆有極佳的準確性。 之所以命名為橢圓偏振,是因為一般大部分的偏振多是橢圓的。此技術已發展近百年,現在已有許多標準化的應用。然而,橢圓偏振技術對於在其他學科如生物學和醫學領域引起研究人員的興趣,並帶來新的挑戰。例如以此測量不穩定的液體表面和顯微成像。.

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波包

在任意時刻,波包(wave packet)是局限在空間的某有限範圍區域內的波動,在其它區域的部分非常微小,可以被忽略。波包整體隨著時間流易移動於空間。波包可以分解為一組不同頻率、波數、相位、波幅的正弦波,也可以從同樣一組正弦波構成;在任意時刻,這些正弦波只會在空間的某有限範圍區域相長干涉,在其它區域會相消干涉。 描繪波包輪廓的曲線稱為包絡線。依據不同的演化方程,在傳播的時候,波包的包絡線(描繪波包輪廓的曲線)可能會保持不變(沒有色散),或者包絡線會改變(有色散)。 在量子力學裏,波包可以用來代表粒子,表示粒子的機率波;也就是說,表現於位置空間,波包在某時間、位置的波幅平方,就是找到粒子在那時間、位置的機率密度;在任意區域內,波包所囊括面積的絕對值平方,就是找到粒子處於那區域的機率。粒子的波包越狹窄,則粒子位置的不確定性越小,而動量的不確定性越大;反之亦然。這位置的不確定性和動量的不確定性,兩者之間無可避免的關係,是不確定性原理的一個標準案例。 描述粒子的波包滿足薛定諤方程,是薛定諤方程的數學解。通過含時薛定諤方程,可以預測粒子隨著時間演化的量子行為。這與在經典力學裏的哈密頓表述很類似。.

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波的传播

波的传播是指波行进的任何方式。 通过比较振动方向与行进方向的关系,我们可以区分纵波和横波。 电磁波和引力波(又称“重力波”)可以在真空中传播,也可以在材料介质中传播,但其他大部分类型的波都不能在真空中传播,需要在传输介质中才能存在。 另一个解释波的传播的实用参数是波速,多由介质的某种密度决定。.

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波长

波长是一個物理學的名詞,指在某一固定的頻率裡,沿着波的传播方向、在波的图形中,離平衡位置的「位移」與「時間」皆相同的两个质点之间的最短距离。在物理學,波長普遍使用希臘字母λ來表示。.

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波數

在物理學裏,波數是波動的一種性質,定義為每  長度的波長數量(卽每單位長度的波長數量乘以 )。更明確地說,波數是每  長度內,波動重複的次數(一個波動取同樣相位的次數)。波數與波長成反比。用方程的語言說, 其中,\lambda\,\! 是波長。 角频率是單位時間內的角度變化,而波數為單位長度內的角度變化,因此波數即是空間上的角频率。波數對應向量爲波向量。 有時候,波數也會定義為每單位長度的波長的數目。但這樣定義比較不好使用。 從隨著時間而變的函數萃取出的一組數據,經過傅里葉變換,會得到一個頻率譜;而從隨著位置而變的函數萃取出的一組數據,經過傅里葉變換,會得到一個波數譜。 採用國際單位制,波數的單位是m^\,\!。.

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消色差透鏡

消色差透鏡或複消色差透鏡(achromat)是被設計用來將色差和球面像差減至最小的透鏡,属于消色差透镜组。 最普通的消色差透鏡的形式是雙合透鏡,這兩片透鏡分別用兩種色散能力不相同的玻璃製成。兩個透鏡元素被組合在一起,以便一片的色差由另一片來抵消。當冕牌玻璃正透鏡的光學倍率不會被燧石玻璃的負透鏡抵消時,它們的組合能將不同波長的光一起聚焦在焦長更長的一個焦點上。消色差透鏡能讓兩種不同波長的光聚焦在相同的平面上。 可以相信的是,消色差透鏡大約是在1733年由一位名為的英國律師發明的。 第一片消色差透鏡確實的發明日期並不清楚,也不清楚第一位發明人是誰。依據牛頓在18世紀時對系統可行性理論上的探討,認為這樣的修正是不可能達成的(參見望遠鏡的歷史)。有些概念展示了由水和玻璃製成的透鏡,但第一個實用的透鏡不知是何時製成的,直到18世紀初期,才在霍爾的指導下,由一位製成。第一個消色透鏡的專利權大約是在1758年授予了獨力進行理論和實驗的(John Dollond)。 能再次消除色差的三合透鏡在1763年由(Peter Dollond)發明。.

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振幅

振幅是在波动或振动中距离平衡位置或静止位置的最大位移。符号A,单位米。振幅屬於標量,振幅永为非負值(≥0)。 在下图中,位移“y”表示波的振幅。 系統振動中最大動態位移,稱為振幅。 概念辨析(振幅≠幅度):.

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海浪

海浪(wave)是發生在海洋表面上的表面波,即沿著水與空氣界面間傳行的一種波動,屬於重力波的一種類型。當風吹起時,風所帶來的壓力及摩擦力對海洋表面的平衡態產生擾動,一些能量自風轉移到水上。水能夠自風得到能量是因為兩者間的摩擦力,使得表面粒子以橢圓式運動移動著,這種橢圓式運動是縱波(往覆運動)與橫波(上下運動)所合成。海浪的波动有随机性;因为海面的风速、风向随时随地变化,所以海浪通常是杂乱无章的,其波高、波长和周期都为随机量。.

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斜率

斜率用來量度斜坡的斜度。數學上,直線的斜率在任一處皆相等,是直線傾斜程度的量度。透過代數和幾何能計算出直線的斜率;曲線上某點的切線斜率反映此曲線的變數在此點的變化快慢程度,用微積分可計算出曲線中任一點的切線斜率,直线斜率的概念等同土木工程/地理的坡度。.

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普朗克常数

普朗克常數記為h,是一個物理常數,用以描述量子大小。在量子力學中佔有重要的角色,馬克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和实验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于普朗克常數乘以辐射电磁波的频率。这关系称为普朗克关系,用方程式表示普朗克关系式: 其中,E 是能量,h 是普朗克常數,\nu 是频率。 普朗克常數的值約為: 普朗克常數的量綱為能量乘上時間,也可視為動量乘上位移量: (牛頓(N)·公尺(m)·秒(s))為角動量單位.

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弥散色散關係

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