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目次
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了解波動
讓你從高中到大學
輕鬆征服物理！
從波動的基本知識
到光波、音波，
進而了解何謂「都卜勒效應」！
從基礎到進階知識，
陪你從高中理組
一直到大學物理相關科系的最佳學習書！
萬物皆是波？！
而且光兼具波與粒子的性質？
還有什麼東西具有波粒二象性呢？
一起來探究有趣的物理學吧！
作者簡介
新田英雄
1987年 早稻田大學研究所理工學研究科博士課程修畢
專 攻 理論物理學、物理教育
現 今 東京學藝大學教育學系教授 理學博士
主要著作：
《物理與特殊函數—入門研究課程》（共立出版）
《用Excel學電磁學》（合著・歐姆社）
《用Excel學量子力學》（合著・歐姆社）
《世界第一簡單物理「力學篇」》（歐姆社）
譯 作：
《相對論》（Stannard著，新田 英雄譯，丸善出版）
目次
前言 1
序曲 2
第1章 光 7
1. 光的直進與反射 7
實驗室 如何用鏡子映照全身 11
2. 光的折射 13
3. 透鏡與像 21
實驗室 凸透鏡的成像 26
4. 光的散射與顏色 27
補充 30
光學史 30
光散射的機制 31
光的吸收與透明、不透明 32
太陽光的溫暖 33
反射定律 33
外面的亮度與窗戶上的反射 34
光的速度與折射率 35
折射定律 36
薄透鏡的公式 37
光的色散 39
進階補充 40
彩虹的形成機制 40
第2章 波 41
1. 波的基本 42
2. 波的干涉 60
補充 68
「位置－位移」圖形和「時間－位移」圖形的關係 68
波的反射 69
進階補充 71
運動方程式 71
振動 72
簡諧運動與sin函數 73
正弦波的式子和圖形 74
駐波 76
深入補充 77
以微分表示運動方程式 77
運動方程式與簡諧運動 77
波動方程式 78
橫波的波動方程式 80
縱波的速度與楊氏係數 81
波動方程式的解 82
重疊原理與波動方程式 83
第3章 聲音 84
1.音波的基本 85
2.音波的傳遞方式 96
實驗室 各種樂器的「時間－位移」圖形 104
3．音波的駐波 108
實驗室 拍音 119
補充 122
氣柱中的空氣振動 122
聲音的速度（音速） 124
弦的橫波速度 124
音階 125
進階補充 128
音速的公式 128
音色與音波的重疊 129
開口端的修正 131
深入補充 131
音波的波動方程式 131
音速公式的推導 134
氣體的位移和密度變化的關係 134
第4章 都卜勒效應 135
1. 音源移動時聽到的聲音 136
實驗室 音源移動時的都卜勒效應公式 141
2. 觀測者移動時聽到的聲音 143
實驗室 觀測者移動時的都卜勒效應公式 147
補充 153
音源和觀測者一起移動時的都卜勒效應 153
測速槍的原理 154
進階補充 157
斜向的都卜勒效應 157
光的都卜勒效應 158
震波 159
第5章 光波 160
1. 波的干涉和繞射 161
實驗室 波在相互增強、相互減弱地方的數學式 166
2. 粒子與波 169
實驗室 繞射光柵產生的干涉 177
3. 萬物皆是波 182
補充 187
波的能量與強度 187
電磁波的傳遞媒介為？ 188
進階補充 189
球面波 189
球面波的干涉 189
粒子性與波動性 190
深入補充 191
波能量的公式 191
正弦波的能量 193
附錄A 單位 193
基本單位與複合單位 193
倍數的表示記號及名稱 195
分貝 196
附錄B 數學的補遺 197
泰勒展開式 197
衍伸問題（p.95）的解答 199
索引 201
序曲 2
第1章 光 7
1. 光的直進與反射 7
實驗室 如何用鏡子映照全身 11
2. 光的折射 13
3. 透鏡與像 21
實驗室 凸透鏡的成像 26
4. 光的散射與顏色 27
補充 30
光學史 30
光散射的機制 31
光的吸收與透明、不透明 32
太陽光的溫暖 33
反射定律 33
外面的亮度與窗戶上的反射 34
光的速度與折射率 35
折射定律 36
薄透鏡的公式 37
光的色散 39
進階補充 40
彩虹的形成機制 40
第2章 波 41
1. 波的基本 42
2. 波的干涉 60
補充 68
「位置－位移」圖形和「時間－位移」圖形的關係 68
波的反射 69
進階補充 71
運動方程式 71
振動 72
簡諧運動與sin函數 73
正弦波的式子和圖形 74
駐波 76
深入補充 77
以微分表示運動方程式 77
運動方程式與簡諧運動 77
波動方程式 78
橫波的波動方程式 80
縱波的速度與楊氏係數 81
波動方程式的解 82
重疊原理與波動方程式 83
第3章 聲音 84
1.音波的基本 85
2.音波的傳遞方式 96
實驗室 各種樂器的「時間－位移」圖形 104
3．音波的駐波 108
實驗室 拍音 119
補充 122
氣柱中的空氣振動 122
聲音的速度（音速） 124
弦的橫波速度 124
音階 125
進階補充 128
音速的公式 128
音色與音波的重疊 129
開口端的修正 131
深入補充 131
音波的波動方程式 131
音速公式的推導 134
氣體的位移和密度變化的關係 134
第4章 都卜勒效應 135
1. 音源移動時聽到的聲音 136
實驗室 音源移動時的都卜勒效應公式 141
2. 觀測者移動時聽到的聲音 143
實驗室 觀測者移動時的都卜勒效應公式 147
補充 153
音源和觀測者一起移動時的都卜勒效應 153
測速槍的原理 154
進階補充 157
斜向的都卜勒效應 157
光的都卜勒效應 158
震波 159
第5章 光波 160
1. 波的干涉和繞射 161
實驗室 波在相互增強、相互減弱地方的數學式 166
2. 粒子與波 169
實驗室 繞射光柵產生的干涉 177
3. 萬物皆是波 182
補充 187
波的能量與強度 187
電磁波的傳遞媒介為？ 188
進階補充 189
球面波 189
球面波的干涉 189
粒子性與波動性 190
深入補充 191
波能量的公式 191
正弦波的能量 193
附錄A 單位 193
基本單位與複合單位 193
倍數的表示記號及名稱 195
分貝 196
附錄B 數學的補遺 197
泰勒展開式 197
衍伸問題（p.95）的解答 199
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