普通物理學-電磁學、光學及近代物理 (General Physics (1))

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Université nationale de Taïwan

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物理學是描述世上質量與能量交互作用的學問，在這門課中我們將為大家介紹近代物理對於世界的認識。我們會從電磁學出發，進展到光學，並進而說明近代物理對人類觀念的突破。

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Programme du cours : ce que vous apprendrez dans ce cours

Semaine

8 heures pour terminer

Week 1 靜電學：電荷與電場概念簡介

大家好，普通物理課程已經進入第一講，主題是「靜電學」。在這門普通物理學課程中，除了介紹物理定律外，更希望強調的是生活上有哪些地方與這些物理概念有關，以及當初這些科學家是如何想到這樣的定律的。在這一講中，我們將從生活中以及歷史上的電現象開始，引入理論的思考，介紹電場和電位差的概念，以及庫侖定律與高斯定律等。希望讓大家看到科學家在想事情時，也多半是用非常直觀的類比想像。最後則談到電容這個儲電元件的原理，還有在生活中有哪些應用。希望能激發大家的思考，以及對生活周圍更細緻的觀察。

9 vidéos (Total 126 min), 2 lectures, 4 quiz

9 vidéos

課程簡介2 min

1-0 intro / 成績計算13 min

1-1 生活中的電12 min

1-2 從電的發現開始講起19 min

1-3 電荷的勢力範圍：電場17 min

1-4 再套用一個重力的概念 - 位能21 min

1-4 附錄 4 min

1-5 高斯定律 17 min

1-6 電容：可以儲存電能的容器17 min

2 lectures

NTU MOOC 課程問題詢問與回報機制1 min

問卷網址10 min

1 exercice pour s'entraîner

第一週作業36 min

Semaine

4 heures pour terminer

Week 2 會動的電荷：電流

歡迎進入普通物理課程第二週。第二講的主題是「電流」，上一講提到的是靜止的電荷，這一講中的電荷就開始活躍起來，會運動了。這一講中會介紹電流的發現過程，電阻的概念，以及相當坎坷的歐姆定律。有了電阻與電容，就可以開始做出很多有趣的電路，所以在這一講會介紹一些基本的電路分析概念。同時並用人體神經中的電信號傳導做範例，看看神經傳導如何用電路分析來思考。課程中引入相當多的示範實驗，儘量都用生活中的例子，希望能引起大家的興趣，並能對物理學如何與生活連結有更清楚的認識。

7 vidéos (Total 115 min), 3 quiz

7 vidéos

2-0 學習的樂趣6 min

2-1 電的流動 18 min

2-2 電的流動 II22 min

2-3 基本電路學電阻＋電源16 min

2-4 基本電路學電阻＋電容 21 min

2-5 人體中的電 – 神經與肌肉相對 10 min

2-6 人體中的電 – 神經與肌肉相對(2) 18 min

2 exercices pour s'entraîner

第二週作業16 min

第二周作業32 min

Semaine

6 heures pour terminer

Week 3 神秘的磁場

第三講的主題是「磁場」，主要針對靜磁場的概念探討。如同介紹靜電學時，遇到一個新的物理特性，我們將先從歷史上以及生活周圍可以觀察到的現象開始。接下來則是和各位探討當初科學家是如何觀察磁場與力的關係，並進而發現電與磁原來是一體的兩面，而有了安培定律以及法拉第感應定律來描述這個電磁相通的現象。最後則是從感應定律引出一個生活中常用的電路元件稱為電感，並和大家簡單說明可以儲存磁能的電感對電路系統的影響。

6 vidéos (Total 119 min), 1 lecture, 4 quiz

6 vidéos

3-0 關於考試12 min

3-1 哪裡有磁？16 min

3-2 磁場的定義與起源24 min

3-3 電和磁的關係：電流產生磁場25 min

3-4 電和磁的關係：磁場產生電流17 min

3-5 儲存磁能的元件：電感22 min

1 lecture

3-2 課程內容補充10 min

2 exercices pour s'entraîner

第三周作業32 min

第三周作業42 min

Semaine

6 heures pour terminer

Week 4 電與磁的完美結合

第四講的主題是「電磁波」，這一講描述十九世紀下半葉，由馬克士威領軍，對人類理解世界的概念產生重大影響的過程，非常精彩。雖然會用稍微多一點數學，但是希望各位能夠從中間看出對稱性的美妙。以及能夠理解馬克士威如何透過對於數學形式的思考，發現電磁可以形成波動的概念。因此可以知道，數學真的是描述物理非常重要的語言。

6 vidéos (Total 90 min), 4 quiz

6 vidéos

4-0 關於人生的追求8 min

4-1 電與磁的交互作用19 min

4-2 什麼是波？ 10 min

4-3 電磁波16 min

4-4 光真的是電磁波嗎？15 min

4-5 電磁波紀元的誕生 18 min

2 exercices pour s'entraîner

第四週作業22 min

第四周作業34 min

Semaine

4 heures pour terminer

Week 5 光學

第五講的主題是「光學」，光在生活中可說無處不在。我們在這一講中，同樣從歷史與生活的角度出發，帶大家認識光與物質交互作用的各個不同面向，包括反射、折射、散射、偏振、干涉、繞射等。邀請大家一起感受光學的神奇世界。

7 vidéos (Total 133 min), 1 lecture, 3 quiz

7 vidéos

5-0 為什麼不聽話15 min

5-1 光學的歷史 23 min

5-2 反射與折射 18 min

5-3 散射18 min

5-4 偏振20 min

5-5 干涉15 min

5-6 繞射20 min

1 lecture

5-3 課程內容補充10 min

2 exercices pour s'entraîner

第五周作業14 min

第五周作業32 min

Semaine

2 heures pour terminer

Week 6 相對論

第六講的主題是「相對論」，這可以說是二十世紀物理學最重要的進展之一。承續著前一節的光學主題，我們從量光速的歷史進展出發，讓大家看到在十九世紀末，物理學所遭遇的困難（一朵烏雲）以及由此誕生的巨大概念轉折。在這一講中，希望大家可以看到愛因斯坦在二十世紀初，是如何想到狹義相對論？為什麼說這幾乎是歷史的必然？相對論的內容，到底是什麼與什麼相對？為什麼說這是個違反直觀概念的理論？透過儘量深入淺出地描述，讓大家看到可說是世界上最出名的物理方程式 E = mc^2 到底和相對論有什麼關係？還有看起來這麼抽象的理論，和我們的生活真的有關係嗎？這些問題都希望各位可以在看完這一講後，獲得理解。

6 vidéos (Total 84 min), 3 quiz

6 vidéos

6-1 乙太究竟在哪裡？20 min

6-2 相對論的的誕生(1)13 min

6-3 相對論的的誕生(2)7 min

6-3 附錄8 min

6-4 相對論於質能互換17 min

6-5 相對論與重力 15 min

3 exercices pour s'entraîner

第六週作業14 min

第六週作業24 min

第六周作業34 min

Semaine

4 heures pour terminer

Week 7 量子的概念

第七講的主題則是「量子力學」，和相對論一起，構成所謂近代物理學的基石。很巧的是，量子力學的誕生，也和光的量測有很大的關係，包括黑體輻射和光電效應。我們會先從說明何謂黑體輻射開始，讓大家理解二十世紀初物理學天空中的另一朵烏雲，並讓大家看到再一次看到科學家是如何先猜出完全違反直覺的答案，再慢慢透過各種實驗證明猜想的正確。在量子力學的世界中，我們將會介紹三個主要的概念，一是能量不連續，二是物質同時具有波動與粒子特性，三是測不準原理。最後並稍微簡單介紹目前我們對原子結構的理解。

7 vidéos (Total 98 min), 1 lecture, 3 quiz

7 vidéos

7-0 菩薩畏因，眾生畏果7 min

7-1 黑體輻射有問題嗎？14 min

7-2 普朗克的大膽猜測13 min

7-3 光電效應19 min

7-4 到底是波動還是粒子？20 min

7-5 量子力學與原子模型12 min

7-6 結語9 min

1 lecture

問卷網址10 min

2 exercices pour s'entraîner

第七周作業12 min

第七周作業26 min

Enseignant

朱士維

教授 (Professor)

物理學系 (Department of Physics)

À propos de Université nationale de Taïwan

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