物理研究

近期物理相關之研究發展

歐傑電子能譜儀

歐傑電子能譜儀 (Auger electron spectroscopy,AES)
國立臺灣師範大學物理系李聖尉碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

歐傑電子 (Auger electron)的產生現象,最先是由法國人Pierr Auger於1924年所發現,故以歐傑電子為名。歐傑電子能譜術 (Auger electron spectroscopy,AES),是利用一電子束(能量約為 3 keV 或 5 keV )聚焦成微米大小打在樣品表面上,使該樣品表面原子產生歐傑電子,藉由半球形能量分析儀 (Concentric Hemispherical Analyzer,CHA) 捕捉分析歐傑電子的特徵動能,即可研判表面元素成分及其化學態。此外,歐傑電子的產生涉及三個電子軌域,因此有很好的鑑別特性,因而使歐傑電子能譜術成為表面分析的利器[1]。

真空

真空 (Vacuum)
國立臺灣師範大學物理系李聖尉碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

所謂真空,美國真空學會定義為從一個空間抽出氣體,當中氣體分子數密度在每立方公分內的數目小於 $$2.5\times 10^{19}$$ 個,亦或腔壁承受氣體動力壓力值小於一大氣壓($$1~atm$$ 或 $$760~torr$$)稱之。而壓力的單位使用國際壓力單位 pascal ,帕($$Pa$$),定義為 $$1~Pa =1~N/m^2$$,常用的離子真空計(Ion Gauge)所使用之單位為 $$Torr$$ 。

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)簡介

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)簡介
國立臺灣師範大學物理系吳幸璇碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編

巨磁阻效應是二十世紀末最偉大的發明之一,其發明開啟了自旋電子學(spintronics)領域的蓬勃發展,使得今日的科技大大向前躍進。

巨磁阻現象的發現是在1988年由德國尤利西研究中心的彼得‧葛倫伯格(Peter Grunberg)和巴黎第十一大學的艾爾伯‧費爾(Albert Fert)分別獨立發現,兩人共同獲得2007年諾貝爾物理學獎;而另外一位對巨磁阻有重大貢獻的科學家則是IBM實驗室的史都華‧帕金(Stuart S. P. Parkin),他將巨磁阻應用到常溫,並且做了很多新材料的開發及改良,使得巨磁阻的技術加速發展,並與工業界成熟的製程技術相接軌。

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)原理

巨磁阻(Giant Magnetoresistance)原理
國立臺灣師範大學物理系吳幸璇碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

當電子通過鐵磁性物質時,當電子的自旋方向與鐵磁性物質排列方向相同時,則電子較容易通過,其所受的磁阻較小(如圖一);但若電子的自旋方向與鐵磁性物質排列方向不同時,則電子因碰撞故較不易通過,所受的磁阻較大(如圖二)。

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超流體(Superfluid)

超流體(Superfluid)
國立臺灣師範大學物理系吳幸璇碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

何謂「超流」?簡單來說超流體指的是沒有阻力的液體,流動時完全沒有阻力。

1908年,昂尼斯(Heike Kamerlingh Onnes)以其獨有的低溫技術將氦氣液化成功,而氦的液化溫度是4K。我們知道天然的氦氣其原子核含有兩個質子,兩個中子,核外有兩個電子,記為 4He 。又氦的同位素, 3He ,則是比 4He 要少一個中子。由圖一可知 4He 的超流性質要在2.2K溫度處才顯示出來,而 3He 則要到2.7mK溫度處才呈現超流性質。

科學方法(Scientific method)

科學方法(Scientific method)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

所謂科學方法就是觀察新現象,得到新理論或修正舊理論的系統技術。因為所使用的方法必須具備科學精神,因此,必須遵循以下步驟,形成迭代(iteration)或遞歸(recursion),直到所有的理論與實驗盡量符合,達成一致:

實驗(Experiment)

實驗(Experiment)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編

所謂實驗就是利用科學方法(scientific method),用來檢驗舊的理論或新的學說,而進行的測量或觀測。因此一個好的實驗結果,可以作為印證理論的正確性,例如:康普頓(Compton)實驗可以印證愛因斯的光量子理論,甚至可以因此而得到諾貝爾獎。

然而好的實驗,也不僅在提供理論的支持,也可以提供舊理論的毀滅,例如邁可生-莫雷(Michelson-Morley)的零實驗結果(null result),就推翻了以太(ether)的學說。因此實驗與理論可以說是相輔相成,理論預測實驗或解釋實驗,實驗驗證理論或推翻理論。

物理教育(Physics education)

理教育(Physics education)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

所謂物理教育指的是如何從事物理教學以及其相關的研究,屬於教育,或科學教育的一支。以時程而言,分屬於國小時期的自然科、國中時期的自然與生活科技領域理化科、高中的物理科以及大學以上的物理系等等。

四大基本作用力、大統一場論與終極理論

四大基本作用力 (The Four Fundamental Interactions)、大統一場論(GUT,Grand Unified Theory)與終極理論(TOE,Theory of Everything)
國立臺南第一高級中學物理科羅焜哲老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

自然界的四大基本作用力可分為重力、電磁力、強力與弱力。物質間一切的交互影響都是由這幾種基本交互作用所綜合而成的。