物理学的重要性
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若選取單位相同，重力質量等於慣性質量
測量與單位
•物理量測量結果
55.7 kg 數值 單位
•1971年：國際單位系統（SI制或公制單位）
通用性：適用於各領域 簡明性：各領域量度單位統一 實用性 準確性：均有嚴格定義，對應的標準代表當代 科技所能達到的最高準確程度。
七個基本物理量
基本量
SI單位
長度 米（公尺）
相位對比顯微鏡 Zernike (1953 諾貝爾物理獎)
超音波 (ultrasound)
物理學領域範疇
古典物理 力學（ch2）：物體運動與力間的關係
（classical physics） 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
質量 仟克（公斤）
時間 電流
秒 安培
溫度 （克氏）度
物質數量
莫耳
發光強度
燭光
符號 m kg
s A
K mol
cd
導出物理量
•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 速度＝位移/時間 加速度＝速度變化/時間
力＝質量×加速度 功＝力×位移
SI單位 m/s m/s2
kg．m/s2＝N kg．m2/s2＝J
1-2 物理量的測量與單位
時間的測量
•測量時間標Байду номын сангаас：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
平均太陽日(1日) 24小時 1440 分 86400 秒
1秒 平均太陽日 86400
物理單位輔助字首
數量級 字 首
109
giga-
106
mega-
103
kilo-
10-3
milli-
10-6
micro-
10-9
nano-
符號
G M k m μ n
名稱
十億 百萬
千 毫 微 奈
• 生活中處處是物理。 • 生活中無處不物理。
物理學
• 物理•學物研理究(自Ph然ys界ic的s) 基本現象，所建立的 觀念、基本源理自論希與臘知文識「，自構然成」了，其他科學 的基礎，早因期此物被理稱被為稱「做自自然科然學哲之學母。」， 對各種科學發展都有影響。
物理學與其他科學關係
數
機學化
電
學
建
生
築
物
物
環
理
天
境
文
太
地
空 醫科
學
物理、生物、和醫學
x-光 倫琴1901 (諾貝爾物理獎)
斷層掃瞄 (computed tomography) Cormack 和 Hounsfield (1979 諾貝爾醫學獎)
正子影像 (PET) Dirac (1933 諾貝爾物理獎) Anderson (1936諾貝爾物理獎)
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
不同材質半導體，所具有光電與傳輸特性
超導及磁性物理 粒子物理與場論
•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 基本粒子性質與交互作用
凝體與表面物理 天文物理 統計物理與量子資訊
質量的測量
•質量標準
1889年前，以1公升純水在4℃時的質量訂為1公斤。
缺點：純水不易取得、溫度必須控制相當準確
1889年後，以鉑銥合金所製成的實心圓柱，作為 質量1公斤的標準原型。
質量的測量
•質量種類
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）。
缺點：平均太陽日逐年改變、不易準確複製。
時間的測量
•1967年，國際度量衡大會決定以銫-133（Cs）
原子鐘為時間標準
定義 1秒＝銫原子放出某一特定頻率
光波，其所對應週期的
9192631770倍。
優點：不受外界環境影響，具有 恆常性且易複製。
長度的測量
•長度標準
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。 缺點：易受溫度影響。
光學與原子分子物理
•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
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
•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
•光與物質交互作用 •原子分子結構及外在因素影響
Ch1序論
雷射 Townes, Basov, 和 Prokhorov (1964 諾貝爾物理獎)
核磁共振影像 (MRI) Bloch 和 Purcell (1952 諾貝爾物理獎) Lauterbur 和 Mansfield (2003 諾貝爾醫學獎)
電子顯微鏡 Ruska (1986 諾貝爾物理獎)
長度的測量
1960年，國際度量標準局以氪-86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
1公尺＝光在真空中於299,792,458分之ㄧ秒 所行進距離
優點：簡單、精確、恆常
長度的測量
• 測量長度方法 直尺 微小距離
游標尺
螺旋測微器
長距離：相似三角形法、三角測量法
測量與單位
•物理量測量結果
55.7 kg 數值 單位
•1971年：國際單位系統（SI制或公制單位）
通用性：適用於各領域 簡明性：各領域量度單位統一 實用性 準確性：均有嚴格定義，對應的標準代表當代 科技所能達到的最高準確程度。
七個基本物理量
基本量
SI單位
長度 米（公尺）
相位對比顯微鏡 Zernike (1953 諾貝爾物理獎)
超音波 (ultrasound)
物理學領域範疇
古典物理 力學（ch2）：物體運動與力間的關係
（classical physics） 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
質量 仟克（公斤）
時間 電流
秒 安培
溫度 （克氏）度
物質數量
莫耳
發光強度
燭光
符號 m kg
s A
K mol
cd
導出物理量
•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 速度＝位移/時間 加速度＝速度變化/時間
力＝質量×加速度 功＝力×位移
SI單位 m/s m/s2
kg．m/s2＝N kg．m2/s2＝J
1-2 物理量的測量與單位
時間的測量
•測量時間標Байду номын сангаас：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
平均太陽日(1日) 24小時 1440 分 86400 秒
1秒 平均太陽日 86400
物理單位輔助字首
數量級 字 首
109
giga-
106
mega-
103
kilo-
10-3
milli-
10-6
micro-
10-9
nano-
符號
G M k m μ n
名稱
十億 百萬
千 毫 微 奈
• 生活中處處是物理。 • 生活中無處不物理。
物理學
• 物理•學物研理究(自Ph然ys界ic的s) 基本現象，所建立的 觀念、基本源理自論希與臘知文識「，自構然成」了，其他科學 的基礎，早因期此物被理稱被為稱「做自自然科然學哲之學母。」， 對各種科學發展都有影響。
物理學與其他科學關係
數
機學化
電
學
建
生
築
物
物
環
理
天
境
文
太
地
空 醫科
學
物理、生物、和醫學
x-光 倫琴1901 (諾貝爾物理獎)
斷層掃瞄 (computed tomography) Cormack 和 Hounsfield (1979 諾貝爾醫學獎)
正子影像 (PET) Dirac (1933 諾貝爾物理獎) Anderson (1936諾貝爾物理獎)
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
不同材質半導體，所具有光電與傳輸特性
超導及磁性物理 粒子物理與場論
•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 基本粒子性質與交互作用
凝體與表面物理 天文物理 統計物理與量子資訊
質量的測量
•質量標準
1889年前，以1公升純水在4℃時的質量訂為1公斤。
缺點：純水不易取得、溫度必須控制相當準確
1889年後，以鉑銥合金所製成的實心圓柱，作為 質量1公斤的標準原型。
質量的測量
•質量種類
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）。
缺點：平均太陽日逐年改變、不易準確複製。
時間的測量
•1967年，國際度量衡大會決定以銫-133（Cs）
原子鐘為時間標準
定義 1秒＝銫原子放出某一特定頻率
光波，其所對應週期的
9192631770倍。
優點：不受外界環境影響，具有 恆常性且易複製。
長度的測量
•長度標準
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。 缺點：易受溫度影響。
光學與原子分子物理
•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
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
•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
•光與物質交互作用 •原子分子結構及外在因素影響
Ch1序論
雷射 Townes, Basov, 和 Prokhorov (1964 諾貝爾物理獎)
核磁共振影像 (MRI) Bloch 和 Purcell (1952 諾貝爾物理獎) Lauterbur 和 Mansfield (2003 諾貝爾醫學獎)
電子顯微鏡 Ruska (1986 諾貝爾物理獎)
長度的測量
1960年，國際度量標準局以氪-86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
1公尺＝光在真空中於299,792,458分之ㄧ秒 所行進距離
優點：簡單、精確、恆常
長度的測量
• 測量長度方法 直尺 微小距離
游標尺
螺旋測微器
長距離：相似三角形法、三角測量法