3小時讀通基礎物理：波動篇 - 香港書城網上書店 Hong Kong Book City

3小時讀通基礎物理：波動篇

作者:	桑子研
譯者:	李漢庭
書城編號:	1296105

原價: HK$107.00

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出版社:	世茂
出版日期:	2017/08
頁數:	272
尺寸:	14.8x21
ISBN:	9789869480512

商品簡介

教你如何攻略波動！

一聽到「波動」，就覺得「好難」？
波動之所以困難，在於波有高低起伏，難以捉摸。
本書以插圖加上敘述，幫助讀者預測波動。
只要使用書中介紹的秘密三步驟解題，
任何人都能輕鬆搞定波動！
大學學測，就看這本！

號稱物理兩巨頭之一的波動該如何攻略？只要依循三步驟，就能輕鬆解開疑問！每章末都附有幾題練習題，好讓讀者能驗收之前的閱讀成果，同時並配合大考的出題方向，提醒讀者特別需注意處以及常見的考題。

推薦人
台灣大學物理學系教授陳政維

目錄
前言2
目錄4

朝會10
兩種討厭物理的人10
隨處可見的波11
本書的特徵12
波的表現方式與五大性質15
前言16
波是什麼？16
波的兩種說明圖（y-x 圖．y-t 圖）20
波的標示符號22
y-x 圖22
y-t 圖23
何謂頻率23
最重要的波公式24
兩種波26
以橫波來表現縱波30
縱波1．2．3 32
波的五大性質35
波的性質❶圓形波36
波的性質❷反射38
原樣反射的「自由端反射」40
反向反射的「固定端反射」40
波的性質❸折射42
波的性質❹干涉44
波的性質❺反射＋干涉＝駐波46
總結50
問題練習縱波與駐波52
解答．解說54
第一堂課總結其57
第一堂課總結其58
樂器的架構弦．氣柱的振動59
前言60
聲波的真面目61
聲音的速度62
聲音的高低63
聲音的大小64
弦的振動與駐波64
弦所造成的波--波長66
弦所造成的波--波速66
f 與 L 成反比67
f 與 T 成正比68
f 與 p成反比68
振動模式與頻率69
氣柱振動71
開管72
開管的振動模式與聲音高低74
閉管76
閉管的振動模式與聲音高低78
開口端修正80
問題練習弦與氣柱80
解答．解說82
第二堂課總結88
救護車笛聲的秘密都卜勒效應89
前言90
水波的擴散狀態91
聲音的擴散狀態92
聲源若移動會發生什麼事？93
發生都卜勒效應的原因95
以算式表示都卜勒效應97
聲源靜止時的聲波波長97
○A聲源靠近的時候98
○B聲源遠離的時候100
觀測者移動也會引發都卜勒效應101
○C觀測者靠近聲源的時候102
○D觀測者遠離聲源的時候104
救護車與觀測者都在移動的時候106
聲源與觀測者互相靠近的時候106
聲源與觀測者互相遠離的時候107
都卜勒效應1．2．3109
都卜勒效應的應用114
A有牆壁的時候114
低鳴117
B聲源斜著靠近的時候119
C有風吹的時候121
問題練習 都卜勒效應其123
解答．解說124
問題練習 都卜勒效應其126
解答．解說127
第三堂課總結130
閃閃發亮光的干涉131
前言132
光的基礎知識132
光也會變慢！？折射率就是縮減率134
光的反射136
光的折射137
折射公式139
光是粒子？還是波？140
二維干涉141
光具有波的性質145
用登山來理解相長公式147
位置P1為何會相長？148
位置P2為何會相長？150
位置P3為何會相長？151
登山路徑與相長的條件式152
相長條件與整數 m 的關係154
用登山來理解相消公式155
位置P1' 為何會相消？156
位置P2' 為何會相消？157
登山路徑與相消的條件式158
相消條件與整數 m 的關係159
楊氏實驗160
楊氏實驗與路徑差161
路徑差的使用方法164
五種路徑差167
光柵168
光柵的路徑差168
薄膜干涉170
薄膜的路徑差171
光路差174
光的自由端反射與固定端反射176
掌握自由與固定的印象179
薄膜的干涉180
寫出薄膜干涉條件式183
干涉條件式寫法1．2．3183
楔形干涉184
牛頓環188
應用從下方觀測牛頓環，條件會有何種變化192
問題練習 光柵194
解答．解說194
問題練習 楊氏實驗196
解答．解說198
問題練習 楔形干涉200
解答．解說201
第四堂課總結206
從零開始波函數寫法207
前言208
正弦．餘弦是什麼？208
正弦．餘弦與波的關係209
角度與弧度213
波的四種型態214
y-x 圖與波數 k214
y-x 圖與角頻率 216
動態波函數的寫法218
波函數的意義223
波函數1．2．3224
波函數的變形227
導出「2 波函數」228
如何使用「2 波函數」229
問題練習 波函數230
解答．解說230
補課總結234

下課235
作業．綜合題．附錄237
作業．綜合題238
作業．解答篇243
附錄　全反射252
附錄　sin＝tan 之謎253
附錄　反射波的波函數254
附錄　波動領域的公式260
附錄　物理1．2．3262
後記266
鳴謝266
作者小檔案267
索引268

內文試閱
波的性質　折射
當波在前進途中，速度突然產生變化時，會發生什麼事情呢？比方說愈接近岸邊，水深愈淺的時候。波有一個性質，在水愈淺的地方速度愈慢，所以愈接近水岸，波的速度會愈慢。以下我們就來看看下圖這種水深突然變淺的情況。

在水深改變的位置（稱為界面）上，波的速度 v 會變慢。但頻率 f 並不會改變。根據 v＝fλ 的公式，當 v 變小，波長λ就會縮短。
接著來探討如右圖所示，波斜向射入界面的情況。
當波從深處往淺處入射，波前會保持與行進方向垂直，但波速會變慢，因此先通過界面的波前會先降低速度。這時候波就會在界面產生彎曲。
請想像兩個小孩抓著一根棒子的兩端向前跑。一邊的小孩如果突然放慢速度，另一邊的小孩還保持相同的速度，棒子就會突然轉向。波也會有相同的現象。這種波彎曲的現象就稱為「波的折射」。若使用上一頁的圖來定義，則入射波行進方向與界面垂線所夾的角度稱為入射角，彎折之後的角度就是折射角。

波的性質　干涉

如果兩顆大小相同的石頭往空中一丟，相撞了，會發生什麼事？兩顆石頭會「叩！」一聲掉在地上。如果換成兩道波相撞呢？讓我們從兩個方向同時製造一樣高的「波峰」A，並試著將兩者撞擊看看。請看左圖，兩道互相接近的波在撞擊的瞬間，高度突然提升為兩倍。之後又若無其事地穿過對方，繼續移動。這真是有趣呀。
接著請看右圖。一邊製造「波峰」，另一邊製造相同高度（深度）的「波谷」，當兩個波相撞的瞬間，竟然都消失了。
但就當我們以為波消失的時候，「波峰」又若無其事地往右去，「波谷」也平安地往左走。這種某個波影響另一個波的高度（振幅）的現象，就稱為波的干涉。

為何會發生干涉現象？我們知道，產生波的介質只是單純的上下振動。請看上面「峰與峰相撞的情況」的圖。從左邊來的波峰使介質往上振動，從右邊來的波峰也是一樣，當兩個波峰相撞就會把介質推到兩倍的高度（A＋A＝2A）。再看到下圖，當「波峰」撞到「波谷」時，往上振動的介質被「波谷」往下拉扯，因此介質會回到原本的位置，看起來就像波消失了一樣（A－A＝0）。

波的性質　反射＋干涉＝駐波

接著我們來探討在浴缸裡不斷製造波的情況。當波往牆面前進，撞牆之後就會反射回來。而當反射回來的波撞上新的入射波時，就會引發干涉。

此時波不再左右移動，而是分為上下激烈振動的位置，以及完全不動的位置。這種波就稱為駐波。
駐波是什麼樣的波呢？請看下圖。紅色實線表示往右前進的入射波，紅色虛線表示向左前進的反射波。請先看入射波與反射波在隨著時間過去後，會如何移動。

我們發現入射波（實線）隨著時間經過會往右移動，反射波（虛線）則會往左移動。接著看下一頁的圖，紅色實線就是將兩種波上下相加的結果。

桑子研作者簡介
桑子研 Ken Kuwako
生於1981年。國、高中物理老師。畢業於東京學藝大學，筑波大學研究所課程修畢。第一間教課學校就是女校，面對看到物理就大感冒的女學生們，每天都十分苦惱。於是使用iPod製作影像教材，更開發三步驟解題法等教學法，融入課堂之中。
在他獨特的教學之下，學生們終於不再害怕，重獲自信。目前以打造新的理科教育環境為目標，並投入教職員錄用顧問、校外學習規畫、師生共同繪本製作等活動。
著作有《3小時讀通基礎物理波動篇》（世茂出版）
Kuwako-Lab.com
http://kuwako-lab.com

譯者簡介
李漢庭
1979年生，畢業於國立海洋大學電機系，自學日文小成。2003年進入專利事務所開始從事翻譯工作，2006年底開始從事書本翻譯。領域從電機專利文件乃至於小常識、生活醫學、科技等等的中日對譯，樂於在工作中吸收新知識。目前嚐試將觸角延伸到特殊造型與影像創作，有各方面之作品。往後仍希望能接觸更多領域，增加知識廣度，同時磨練文筆。譯有《圖解風力發電入門》《3小時讀通有機化學》、《3小時讀通太陽能電池》、《3小時讀通基礎物理波動篇》等（以上世茂出版）。