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單位與定律：完整探討生活周遭的單位與定律！ 人人伽利略09

為了解決質量的單位的問題，作者日本Newton Press 這樣論述：

理解科學不可或缺的 宇宙、化學、生物的原理‧定律 全部解說！ 　　本書將日常生活中經常使用到的熟悉單位，像是時間一分一秒、溫度高低變化、電流安培…等，或是課堂中學過但不太了解的導出單位與特殊單位，作了系統化的全面解說，藉此釐清觀念、深入淺出的輔助您學習這些與我們息息相關的物理科學知識！ 　　「從這裡到便利商店約300公尺」、「電影再10分鐘就要開演了」、「最近胖了2公斤」……，單位不知不覺在我們生活中扮演了極為重要的角色，有了這些單位，我們才能明白這些數字代表的涵義，不過1公尺到底怎麼定義出來的呢？一秒又是怎麼計算的呢？ 　　單位的種類非常繁多，例如力的單位、壓力的單位、能量的單位等

等，但不管是表示哪種量的單位，都是由7個基本單位組合而成。2019年5月，國際度量衡大會針對基本單位之中的「公斤」、「安培」、「莫耳」、「克耳文」，運用亞佛加厥常數、普朗克常數、量子霍爾效應、約瑟夫森效應與水的三相點等，對其做了重新定義，讓我們的世界變得更加準確。 　　而國際度量衡大會在制訂單位的時候，必須運用一些定律，這是因為發生在我們周遭的一切現象，都隱含著定律。不論是投出去的球會飛往哪個方向也好，電線中流動的電量也好，父母的特徵遺傳給子女的比例等等，都各自依循著既定的定律，在宇宙、自然、化學、生物等領域也都有著各樣的定律，像是「相對性原理」、「光速不變原理」、「自由落體定律」、「佛萊明

左手定律」…等，本書由淺入深，提供廣泛年齡層閱讀，只要瞭解就能知道「原來如此」的奧祕！ 本書特色 　　1.本書系來自日本牛頓出版社的科普書系列，一貫以精美插圖、珍貴照片以及電腦模擬圖像，來解說科學知識，深入淺出、淺顯易懂。 　　2.以一書一主題的系統化，縱向深入閱讀，橫向觸類旁通，主題涵蓋天文地理、生物、數學、物理、化學、工學、歷史、醫學藥學九大類。 　　3.總以各方角度來闡明各類科學疑問，啟發讀者對科學的探究興趣。   序言 6  單位的新定義 一、基本單位 18  自然界的量以7個單位「記述」 24  長度（公尺：m） 26  質量（公斤：kg） 28  時間（

秒：s） 30  電流（安培：A） 32  溫度（克耳文：K） 34  物質量（莫耳：mol） 36  光度（燭光：cd） 37  制定單位的歷史與SI詞首 二、導出單位 40  頻率（赫茲：Hz） 42  能量（焦耳：J） 44  電壓（伏特：V） 46  功率（瓦特：W） 47  電荷・電量（庫侖：C）、靜電容量（法拉：F） 48  電阻（歐姆：Ω）、電導（西門子：S） 50  磁通量（韋伯：Wb）、磁通密度（特士拉：T） 51  電感（亨利：H） 52  力（牛頓：N）、壓力（帕斯卡：Pa） 53  平面角（弧度：rad）、立體角（球面度：sr） 54  光通量（流明：lm）、照度（勒

克司：lx） 55  酵素活性（開特：kat） 56  放射能（貝克：Bq）、吸收劑量（戈雷：Gy）、劑量當量（西弗：Sv） 三、特殊單位 60  震度、地震規模（M） 62  資訊量（位元：bit） 64  海里、節（kn）、重力加速度（Gal）、旋轉速度（rpm）、特克斯（mg/m）、噸（T）、兩 66  克拉（car、ct） 67  毫米水銀柱（mmHg）、埃（Å） 68  天文單位（au）、光年、秒差距（pc） 70  長度的單位 71  面積的單位 72  容積的單位 73  質量的單位 74  力的單位、壓力的單位、黏度的單位、磁場的單位 75  能量的單位、功率的單位、溫度的單

位、光的單位 四、力和波的原理、定律 78  原理與定律的定義 82  自由落體定律 84  平行四邊形定律 85  虎克定律 86  慣性定律 88  牛頓的運動方程式 90  作用與反作用定律 92  槓桿原理 94  功與能量 96  動量守恆定律 98  角動量守恆定律 100  阿基米德原理 102  帕斯卡原理 103  柏努利定律 104  反射、折射定律 106  惠更斯原理 五、電場與磁場的定律 110  庫侖定律 112  歐姆定律 113  電量(電荷)守恆定律、克希荷夫定律 114  焦耳定律 116  安培定律 118  佛萊明左手定律 120  電磁感應定律

六、與能量有關的定律 協助和田純夫/渡部潤一 124  能量守恆定律 126  力學能守恆定律 128  熵增定律 七、相對論與量子論的原理 132  相對性原理 134  光速不變原理 136  等效原理 138  測不準原理 八、宇宙的定律 142  克卜勒定律 144  萬有引力定律 146  E＝mc2 148  哈伯定律 150  維恩波長偏移定律 九、化學的定律 154  亞佛加厥定律 156  合併氣體定律 158  各種化學定律 十、生物的定律 162  孟德爾定律①～② 166  哈代-溫伯格定律 167  全有全無定律   推薦序 　　日常生活裡，我們會用到

公尺、公分、公斤、公噸、分、秒、公升、伏特、瓦等數不清的單位。倘若沒有這些公認的單位，就無法表達：一棵樹有多高、一包米有多重、上第一堂課要在什麼時候走出家門、一個杯子能裝多少飲料、為什麼各種電器需要的電池數目不一樣、一盞電燈每小時消耗多少能量。因此，認識各種單位的意義和由來，既有充實知識的趣味，也有助於了解和比較生活上各種物件的功能。 　　制定各種單位的過程中，人類觀察過許多自然現象和物體的行徑，發現一些規律性，而產生了粗略的單位，例如一天（兩次日出之間的時間）、一個月（兩次月圓之間）、一英尺（成人腳底板的長度）等。一方面由於有了這些單位，另一方面觀察的現象範圍也擴大，就發展出一些觀測工具，

提高觀測結果的精確度。細心地整理觀測結果，歸納出各種現象的規律性，和其中各因素演變的因果關係，也就發現了一連串的物理定律。 　　在這些定律的指引下，人類製作觀測儀器的材料和技術不斷進步，觀測範圍、精密程度跟著提升。於是，又發現更多定律，也需要修改或制定更多適用的單位。「單位」和「定律」互相激盪著，人類的智慧和努力寫出了許多動人的故事，因而日本牛頓雜誌社在2014年出版「單位與定律」一書。由於國際度量衡大會在2019年修訂部分單位的定義，「單位與定律」的修訂版問世，人人出版社將這本好書譯成中文。 　　本書包括兩部分：從序言到第3章陳述「單位」的發展史，以及各種單位的定義；第4章到第10章解說

和「單位」有密切關係的各種「定律」。因為「單位」是因量度的需要而制定，而量度時所觀測的大多屬於物理現象，觀測儀器和技術大多運用物理學原理而建立，所以本書主要介紹物理學定律，即使化學定律的基礎依然是物理學。最後一章的生物學定律，則屬於新的範疇。 　　第1章從長度、質量、時間這些最基本的物理量所用的單位說起，向讀者說明一系列「基本單位」的沿革。以生動的插圖，及精心製作的表格，呈現文章內容的重點。例如24、25兩頁的插圖顯示：「公尺」的定義從最早以地表兩定點間的距離為依據，到以「公尺原器」兩刻線間的距離為標準，再到現在藉助於光速恆定的特性而制定。圖裡附加適當篇幅的說明，讓讀者聯想到本文中較詳細的介

紹，而能體會修改定義的原因，和修改後提升觀測精確度的結果。 　　不論生活上或科技研發方面，長度、質量、時間不足以表達物件與現象的規模及演變。例如脈搏可能「用手指感測」（把脈）或是以「壓力感測器測量」或「經由心電圖等電子儀器觀測」，而測量內容包括「每秒幾次」、「每次搏動的強弱」等資訊，所以我們需要頻率、能量、電壓這些「導出單位」。 　　在第2章開頭，作者以聲波和電磁波的頻率為例，說明振幅、頻率、週期、波長的定義，以及頻率與波的效應（是否聽得見、醫療上的用處等）之間的關係。插圖及相關說明很鮮明易懂，可讓讀者留下深刻印象。作者在解說力、能量、功和功率、電磁場的主要物理量、壓力、光通量和照度、酵素

活性、放射活性及生物等效劑量這些觀念與單位時，也一樣用容易體會的方式編製插圖，使讀者容易接收陌生領域裡的資訊。 　　為了表示地震具有的威力來源，以及在各地造成的震動效果，地球科學界觀測並分析地震時震源地質結構的變化，並研究人體對於震動程度的感受和當地的加速度之間的關係，建立「地震規模」和「震度」的觀念。表達這兩個觀念的數值（例如規模6.3、震度4級），是經由精確規定的量度方法和計算產生的，但不能冠上前述的某種基本單位和導出單位。這兩個觀念的數值大小，具有明確的實用意義，它們各自構成一種「特殊單位」。第3章第1節的詳細解說（包括插圖和附表），可以讓讀者體會這種特殊單位的意義，也有助於理解氣象局

發布的地震消息內容。 　　類似地，位元（bit）和位元組（byte）是用來計量資訊量的觀念。因為它們的數值是依照精確定義產生的，也就形成另一種「特殊單位」。第3章的各節，詳細而清楚地解釋許多種特殊單位。例如斤、兩、磅是在日常生活中會用到的質量單位，經由規定舊有單位與國際單位的換算而定義的。又如光年與天文單位，是簡潔表達宇宙間的長距離所需而制定的。 　　值得提醒讀者注意的一個單位，是表示容積和體積的「毫升」（milliliter），它的縮寫是「ml」。但是很多人把ml讀作mol，變成物質量的單位「莫耳」。正確的做法是把它唸成milliliter，或依照從前表示相同意思的「立方公分」（cm3）

之縮寫「cc」。 　　第4章到第8章，實際上是一部插圖豐富精美的物理學科普教材，從經典物理的力學，談到近代物理的相對論、量子論和宇宙學。它選用的題材，一方面呼應前文的單位之定義及由來，使讀者領悟到制訂那些單位的必要性；另一方面，可以欣賞制定單位過程展現的人類智慧之美。 　　第9章列舉一些化學定律。本文及插圖讓讀者從分子、原子、電子等微粒的行徑（包括排列、運動、碰撞等），認識支配（造成）各種現象的機制，以詮釋各定律中的相關變因及呈現的結果。 　　第10章以遺傳學中的孟德爾定律及哈代-溫伯格定律，和神經傳導訊息的全有全無定律，作為生物學定律的範例。只用文字敘述，很難將這類題材傳達給讀者。本章

精心製作的示意圖，鮮明地呈現基因的可能組合方式，以及刺激強度與鈉離子流動與否的關係，因而幫助讀者了解造成種種遺傳效應的原因，和神經對刺激能否產生反應的條件。 　　本書的共同作者都是「單位與定律」相關領域的專家。他們有條理地將工作及研究的心得，融入本書的文字及插圖中。在本書各章，常會看到一個項目以不同的層次反覆呈現，因而能使讀者對書中題材感到興趣、細心閱讀，逐步增進了解程度，並啟發深入思考、謹慎推理的好習慣。這是一本圖文並茂、引人入勝的科普好書！ 曹培熙 老師 台大物理系暨醫學院光電生物醫學中心退休教授

質量的單位進入發燒排行的影片

奈米粒子電漿應用於矽基材太陽能電池效率改善之研究

為了解決質量的單位的問題，作者盧建明 這樣論述：

本研究使用稀釋奈米銀水溶液塗佈於矽晶太陽能電池表面，利用表面電漿子結構捕捉太陽光，促使得太陽能電池能吸收更多的光進來，進而提升效率。第一部分為將稀釋的水溶液奈米銀溶液濃度分別調適為10%、20%、30%、40%，進一步塗佈於小尺寸(2cm*2cm)矽晶太陽能電池上。第二部分為溶液使否會影響金屬奈米粒子的效率；之前學長使用甲苯溶液金奈米粒子，所以本實驗採用甲苯溶液塗抹在小尺寸(2cm*2cm)矽晶太陽能電池上，在與之作比較。第三部分為工業上之應用大尺寸(15.6cm*15.6cm)太陽能電池表面上塗佈水溶液奈米銀。本研究使用場發射掃描式電子顯微鏡（FE-SEM）觀察表面奈米銀分佈、太陽能電池特

性模擬器，來研究太陽能電池的特性，也進一步使用紫外光/可見光分光光譜儀（UV/VIS）探討光學特性。

自行車的物理學

為了解決質量的單位的問題，作者（日）大井喜久夫等 這樣論述：

正准備翻開本書的你，是否仔細觀察過自行車、喜歡騎自行車，還掌握了不少高超的騎車技巧呢？可你是否想過：我們怎麼使靜止的自行車動起來，並使它一直處於運動狀態的？我們又怎麼讓運動中的自行車停下來，並讓它穩穩地站立在地面上？為什麼我們騎車上坡覺得很費勁，下坡卻覺得很輕松？為什麼自行車的運動軌跡不是筆直的？在我們司空見慣的「自行車動作」背后，究竟隱藏了哪些物理學知識？本書的小主人公健太，是一位好奇心滿滿的小朋友，他將和胖乎乎的「大熊博士」一起，帶你走進自行車背后的物理學世界。通過生動的卡通插畫和簡單輕快的語言，大井喜久夫、大井操、鈴木康平着的《自行車的物理學（精）》將為你全面展現自行車的具體構造和工作原

理。本書所包含的科學技術知識，不僅能讓你懂得修理、甚至改良自己心愛的自行車，更能培養起小朋友們仔細觀察、科學思考的良好習慣。說不定，本書還能激發你的靈感，引導你親手造出一輛自行車呢。就讓我們騎上自行車出發，去領略物理學的魅力吧！ 作用於自行車的「力」的秘密第0章 作用於自行車的「力」有哪些？運動時不會傾倒地球對物體具有吸引力快速而又輕松地前行力與運動能量是力的來源第1章 量化自行車測量自行車的尺寸這就是我的自行車／測量長度的工具／測量直線部分／丈量彎曲部分／標記在輪胎上的奇怪數字／與家中的其他自行車比較／使用游標卡尺，進行更精確的測量車輪轉一圈的長度(圓周與圓周率輪胎的「標

稱尺寸」和標准的氣壓稱一稱自行車的重量自行車的稱重方法／比較自行車前后部分的重量重量與重力伽利略•伽利雷的實驗／為什麼蘋果會從樹上掉落？——萬有引力定律／比較物體的重量和力的大小／力向量：力的大小和方向的關系質量的單位和力的單位自行車與重心重心是什麼？／尋找自行車的重心／了解到重心的位置后……找到重心的方法單位的故事第2章 騎自行車牛頓的運動三定律「慣性定律」(第一定律)／「加速度定律」(第二定律)／「作用力與反作用力定律」(第三定律學習騎車推着自行車走走／跨上自行車／稍微滑行一下試試吧保持平衡為什麼不會摔倒？／自行車上保持平衡(1)／自行車上保持平衡(2)／晃動中保持平衡／速度與穩定嬰兒的成

長和平衡能力哪個更難？傾斜的前輪蹬地前進作用力與反作用力／身邊的作用力與反作用力蹬腳踏板前進前進靠的是摩擦力／即便想着筆直前進……剎車制動剎車的設計慣性與慣性力轉彎「離心力」牢記自行車的騎行手勢帕斯卡與壓強第3章 自行車的構造提速簡單，匪夷所思車輪的發明／早期的自行車／齒輪的配合齒輪比／自行車飛輪／自行車的速度和腳踏板的轉動圈數道路的狀態與蹬腳踏板的方式／比較物體移動的時速蹬1圈約行駛5米場地自行車滾動鏈條輕松爬坡，令人咋舌變速器／齒輪比和腳踏板的重量／做功的原理／齒輪比差異與做功的原理車身雖輕，支撐足夠車身構造(車架)／鑽石自行車／車輪很輕所以幾乎不受風的影響／支撐車軸的零部件／施加於輻條的

張力第4章 自行車的構造Ⅱ騎車省力，不可思議杠桿原理／曲柄：傳遞腳踏板的力／把手：改變前進的方向／剎車：減慢速度我們身邊利用了杠桿原理的工具力的力矩平穩行駛，神乎其神保持速度和方向的特性／傾斜着沿曲線前行／前輪的偏向與把手／離心力的作用與自行車／離心力是「虛擬力」／從偏移的前進方向回到原軌跡平衡與離心力經久耐用，難以置信邊騎車邊休息／保證轉動順暢的滾珠軸承／起到緩沖作用的外胎與內胎／車胎和空氣壓／自行車的形狀與騎乘舒適度／提供舒適騎乘條件的坐墊氣閥——防止逆流第5章 自行車的運動與能量自行車提速自行車勻速行駛／提升速度／站立蹬車與滑步上車牛頓對速度加快的思考功與動能做功與成為動能／功與動能的單

位能量產生力做功試着了解動能的大小剎車與摩擦、熱能利用摩擦力／剎車后的速度變化／急剎車要當心!／從卡路里到焦耳——熱能的單位以摩擦的熱能取火熱也是能量焦耳的實驗騎自行車下坡重力和反作用力／高度與勢能／勢能和動能／向熱能的轉化／能量守恆定律試着在玩樂中感受勢能靈活運用重力勢能騎自行車爬坡騎自行車攀登山坡／快速爬坡？緩緩爬坡？／較重的自行車與較輕的自行車功率自行車所受的阻力自行車的行駛逐漸變慢／持續行駛時的力／傳動損失(摩擦阻力)／車胎滾動阻力／空氣的阻力／比較三種阻力的大小／大小、重量以及三種阻力彈力球與輪胎的共同點第6章 能量的神奇之處自行車是個小型發電站電滾子發電機／發電鼓／發電的原理：利用

「電磁感應」發電觀察方位磁針的磁場大型發電機的構造電動助力車以發動機輔助人力／發動機轉動的奧秘用發電機剎車再生制動在各種各樣的交通工具上的應用從啟動到停車使交通工具行駛的能量能量之源發電變幻莫測的能量能量的變身／能量的總量／需消耗多少能量？各章節要點詞匯索引

應用奈米金屬粒子提升多晶矽太陽能電池效率之研究

為了解決質量的單位的問題，作者許友誠 這樣論述：

本研究利用稀釋奈米金、銀溶液塗佈於矽晶太陽能電池表面，以表面電漿子結構捕捉太陽光，使得太陽能電池能吸收更多的光，進而提升效率。 第一部分為將稀釋的奈米金溶液濃度分別為1%、5%、10%、20%、將稀釋的奈米銀溶液濃度為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，進一步塗佈於矽晶太陽能電池上。以及第二部分為蒸鍍銀薄膜5Å、10Å、15Å、20Å並退火形成奈米粒子於矽晶太陽能電池表面。 本文利用場發射掃描式電子顯微鏡（FE-SEM）觀察表面金球分佈，使用電流-電壓曲線來研究太陽能電池的特性，進一步使用紫外光/可見光分光

光譜儀（UV/VIS）探討光學特性。最後，在退火溫度為300℃持續2小時時，矽晶太陽能電池蒸鍍10Å銀箔膜最佳轉換效率提升0.52%，旋轉塗佈金1%金奈米粒子最佳轉換效率提升1.9%，旋轉塗佈銀奈米粒子最佳轉換效率提升1.5%。