星等亮度比(Pogson 公式)計算機
天文學嘅「星等(magnitude)」係一個對數光度尺度:愈光嘅天體,星等數值愈細(甚至負數)。Norman Pogson 喺 1856 年將呢個古希臘式肉眼分級正式定義為 m₁ − m₂ = −2.5 × log₁₀(F₁/F₂),於是每差 5 個星等剛好對應 100 倍光通量(F),1 個星等 ≈ 2.512 倍。本工具輸入兩個視星等 m₁、m₂,即時計亮度比 F₁/F₂;可額外輸入距離(parsec),用距離模數 μ = m − M = 5·log₁₀(d_pc) − 5 將視星等換成絕對星等(M,即如果距離 10 pc 時嘅亮度)。內建快速套用太陽、月亮、Vega、Sirius、Polaris、Andromeda、肉眼/雙筒極限等參考天體。
請檢查輸入:星等 m 數值有限;距離 d > 0。
亮度比 F₁ / F₂
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絕對星等 M(10 pc 標準距離)
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公式
Pogson 公式:m₁ − m₂ = −2.5 × log₁₀(F₁ / F₂) ⇒ F₁ / F₂ = 10^(−0.4 × (m₁ − m₂)) 距離模數:m − M = 5 × log₁₀(d_pc) − 5 ⇒ M = m − 5 × log₁₀(d_pc) + 5 1 pc = 3.26156 光年 = 3.0857 × 10¹⁶ m
- · **核心關係**:差 1 個星等 = 2.512 倍亮度;差 2 = 6.31×;差 3 = 15.85×;差 4 = 39.81×;差 5 = 100×(精確);差 10 = 10 000×;差 25 = 10¹⁰×。所以 Hubble 太空望遠鏡(極限 m ≈ +31)比肉眼極限(m ≈ +6)深 25 個星等,即 10¹⁰ = 一百億倍。
- · **典型參考值**(apparent magnitude):太陽 −26.74、滿月 −12.74、金星最亮 −4.92、木星最亮 −2.94、Sirius A −1.46、Vega +0.03(傳統零點)、Polaris +1.98、Andromeda M31 +3.44、肉眼極限 +6.0(黑暗郊區)、10×50 雙筒極限 +9.5、業餘 20 cm 望遠鏡 +13、Hubble +31。
- · **視星等 vs 絕對星等**:視星等 m 係由地球睇到嘅亮度(受距離影響);絕對星等 M 係假設距離 10 pc 時嘅亮度(純物質性質)。例:太陽 m = −26.74、M = +4.83(其實係一顆平庸恆星);Vega m = 0.03、M = +0.58;Sirius A m = −1.46、M = +1.43。
- · **距離模數 μ = m − M**:1 pc 時 μ = −5(更近 → 視星等更負);10 pc → μ = 0;100 pc → μ = +5;1 kpc → μ = +10;M31(780 kpc)→ μ ≈ +24.4;高紅移星系 μ > +40。
- · **訊號雜訊比 vs 星等**:天文觀測中,「Δm = 5 對應 100× flux」嘅關係意味相機曝光時間要相應增加。如果一顆 m = +12 嘅星需要 30 秒曝光,m = +17 嘅星需要 ~3 000 秒。
- · **Bolometric vs visual / band magnitude**:本工具用嘅係「視星等(apparent / visual magnitude)」嘅通用對數定義,唔分波段。實際天文觀測會用 V、B、U、R、I 等 Johnson-Cousins 波段,或 SDSS u/g/r/i/z;同一物體不同波段嘅 m 唔同。**Bolometric** magnitude 包含所有電磁輻射波段,太陽 M_bol = +4.74(與 V 波段差 ~−0.07 嘅 bolometric correction)。
- · 參考:(1) Pogson, MNRAS 17 (1856) p.12 — 原始定義;(2) IAU 2015 Resolution B2 — 確立 zero-point;(3) Carroll & Ostlie *An Introduction to Modern Astrophysics* 2e §3;(4) NASA-NSSDCA Planetary Fact Sheets;(5) ESO Vega calibration data。
常見問題
點解 Sirius 嘅星等係負數?負星等代表咩?
星等系統嘅古怪之處:**數值愈細=愈光**,而且唔以零做下限。**歷史源頭**:公元前 2 世紀古希臘嘅 Hipparchus 將肉眼可見最光嘅星定為「1 等」、最暗定為「6 等」 — 6 個等級總共差約 100 倍光度。**Pogson 1856 年正式化**呢個習慣,定義差 5 等 = 精確 100 倍。但 Hipparchus 嘅「1 等」對應 Vega 級(m ≈ 0),而 Sirius、Canopus、太陽、月亮等遠超 Vega 嘅光度,自然落入負數。例:Sirius A −1.46、Canopus −0.72、Arcturus −0.05、Vega +0.03、Polaris +1.98、太陽 −26.74、滿月 −12.74、Venus 最亮 −4.92、Jupiter 最亮 −2.94。**現代習慣**:Vega 嘅 V 波段 m = 0.03 接近 zero-point(差 0.03 mag 嘅原因係 1980 年代修正 Vega 嘅光度標定)。負星等並非「錯誤」,只係比 Vega 更光。記住:**愈光愈負**。
差 5 個星等真係剛好 100 倍光度?點樣記呢個比例?
係,剛好 100× — 因為 Pogson 1856 年特登咁定義:1 個星等 = 100^(1/5) = 10^0.4 ≈ 2.51188643… 倍。**記憶捷徑**:(1) **0 等差** = 1×;(2) **1 等差** ≈ 2.5×;(3) **2 等差** ≈ 6.3×;(4) **2.5 等差** = 10×(半個 5-mag step);(5) **5 等差** = 100×;(6) **10 等差** = 10 000× = 10⁴;(7) **N 等差** = 10^(0.4 × N) 倍。**最常用心算**:每差 1 等乘除 2.5,每差 2.5 等乘除 10,每差 5 等乘除 100。**例**:滿月(m −12.74)與肉眼極限(m +6.0)差 18.74 個星等 → 約 18.74/2.5 ≈ 7.5 個「10×」步驟 → 10^7.5 ≈ 3 × 10⁷,即滿月比肉眼極限星亮 ~3 千萬倍。**Pogson 之選**唔係偶然:1+1+1+1+1=5 step 對應「光通量乘 100」,數學上極清晰;其他方案(如自然對數 e-step)反而難記。
我想自己拍深空天體(DSO)— 點樣用呢個工具決定曝光時間同視距能力?
兩條黃金法則:**(1) 信噪比要求**:對相同 S/N,曝光時間 ∝ 10^(0.4 × Δm)。例:若 m = +10 嘅 star 需要 10 秒,m = +15 嘅星(差 5 等)需要 10 × 100 = 1 000 秒;m = +18 需要 ~50 000 秒(14 小時)。**(2) 極限深度估算(unfiltered narrowband 或 wide-field CCD)**:m_limit ≈ 16 + 5·log₁₀(D_aperture_mm/50) + 1.25·log₁₀(t_exposure_s/30),即:每 doubling 鏡頭口徑 → +1.5 mag;每 4× 曝光時間 → +0.75 mag。**實例**:80 mm refractor、30 s 曝光 → m_limit ≈ 16 + 5·log₁₀(80/50) + 0 ≈ 16 + 1.0 = +17.0。**深空目標選擇**:(a) M42 Orion Nebula 核心 m ≈ +4 — 80 mm 望遠鏡 5 秒搞掂;(b) Andromeda M31 m ≈ +3.4 — 兩秒入鏡;(c) Pleiades M45 m ≈ +1.6;(d) 暗淡星系 NGC 4565 m ≈ +9.6 — 80 mm 機 30 秒可見;(e) Pluto m ≈ +14 — 200 mm 機 300 秒先見到細點。**最重要嘅因素**:光害指數(Bortle scale)、種子(seeing)、跟蹤精度,以及 CCD/CMOS 讀取雜訊。本工具只係 brightness 入門基礎,實際觀測規劃用 Stellarium、SkySafari 或 Astrometric Stacker 等專門軟件更合適。
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輸入氣溫、大氣壓力同相對濕度,根據 CIPM 部分壓力公式同 Magnus-Tetens 飽和水汽壓計算當時空氣密度(kg/m³),方便運動員、單車手、飛行員同空力學估算。
自由落體計算機(時間/速度/動能)
輸入下墜高度(同可選質量、重力加速度),按 h = ½·g·t² 同 v = √(2·g·h) 計算落地時間、撞擊速度同動能,預設地球同其他天體嘅重力。
化學分子量計算機(Molar Mass)
輸入化學式(例如 H2SO4、Ca(OH)2、CuSO4·5H2O),用 IUPAC 標準原子量逐元素加總計算莫耳質量(g/mol),方便化學科作業同實驗室稱量。
牛頓第二定律計算機(F = m·a)
輸入力、質量、加速度任意兩個,反算第三個 — 適用於中學物理、機械設計、車輛剎車估算同電梯安全係數。
質量↔摩爾數換算計算機(Mass ↔ Moles)
輸入質量同摩爾質量(g/mol)或反過來輸入摩爾數,工具用 n = m / M 換算,並同步顯示亞佛加厥粒子數 N = n · Nₐ,方便化學科稱量同題目轉換。
勞侖茲因子計算機(時間膨脹 γ)
輸入物體速度 v(佔光速比例或 m/s),計算特殊相對論嘅勞侖茲因子 γ = 1/√(1 − v²/c²),並一次顯示時間膨脹倍數、長度收縮比例同相對論動能。
Stefan–Boltzmann 黑體輻射計算機
輸入物體面積 A、溫度 T(K)同發射率 ε,計算 Stefan–Boltzmann 定律下嘅輻射功率 P = ε σ A T⁴,常用於熱輻射、太陽常數同恆星光度估算。
莫耳分數計算機(Mole Fraction)
輸入溶液中各組分嘅莫耳數(或質量同莫耳質量),計算每個組分嘅莫耳分數 xᵢ = nᵢ / Σ nⱼ,並核對總和 = 1 用於拉烏爾定律、氣體混合同熱力學分析。
終端速度計算機(自由落體 + 空氣阻力)
輸入物體質量、迎風面積、阻力係數同空氣密度,計算空氣阻力等於重力時嘅終端速度 v_t = √(2mg / (ρ·A·Cd)),覆蓋人體跳傘、雨滴、棒球同羽毛等典型情境。
楊氏模量計算機(應力 / 應變)
輸入力、截面積、原長同伸長量,工具計算應力 σ、應變 ε、楊氏模量 E = σ/ε 同延伸長度,附常用材料模量參考表(鋼、銅、鋁、混凝土、橡膠)。
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輸入質量(或能量),用愛因斯坦 E = mc² 計另一方嘅數值,並轉換做焦耳、千瓦時、兆噸 TNT 同電子伏特,了解 1 g 物質完全轉化能量嘅震撼數字。
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輸入兩點嘅高度、速度、壓力,用伯努利方程 P + ½ρv² + ρgh = 常數 計算欠缺嘅變量,覆蓋管道收縮、文丘里管、Pitot 管以及機翼升力嘅基本原理。
彈簧簡諧振盪週期計算機(T = 2π√(m/k))
輸入彈簧常數 k 同物體質量 m,工具計算簡諧振盪嘅週期 T = 2π√(m/k)、頻率 f 同角頻率 ω,並可反算彈簧常數,覆蓋物理實驗、機械振動同 MEMS 感測器嘅設計基礎。
RC 時間常數計算機(τ = R × C)
輸入電阻 R 同電容 C,工具計算 RC 電路時間常數 τ = R × C,並列出充電到 63.2%、99.3% 嘅時間(1τ、5τ),以及指定時間 t 時嘅充/放電電壓百分比 — 電子工程、濾波器設計、Arduino debounce 等場景必備。
卡諾循環效率計算機(η = 1 − T_c / T_h)
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約化質量計算機(μ = m₁·m₂ / (m₁ + m₂))
輸入兩個粒子嘅質量 m₁ 同 m₂,工具用約化質量公式 μ = m₁·m₂ / (m₁ + m₂) 計算兩體問題嘅等效慣性質量 — 在軌道力學、Kepler 兩體運動、振動光譜、碰撞動量分析中將兩體問題化簡為一體問題嘅基礎量。
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輸入黑體溫度(K),工具用維恩位移定律 λ_max·T = b 計算輻射峰值波長同對應頻率,反算亦可由波長推算溫度 — 太陽光譜、紅外熱像、宇宙微波背景嘅基礎物理。
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輸入程式可並行化部分 p 同處理器數 N,工具用 Amdahl 定律 S = 1 / ((1 − p) + p ⁄ N) 計理論最大加速比 — 並行計算、GPU 編程、HPC 容量規劃同數據工程師必懂嘅基本公式。
信噪比計算機(SNR, dB)
輸入信號同噪聲嘅功率或電壓,工具用 SNR(dB) = 10·log₁₀(P_s ⁄ P_n) 或 20·log₁₀(V_s ⁄ V_n) 計信噪比,並標示通信、音響或量度上嘅典型分類(極差、可用、優秀)— 通信工程、錄音、量測儀器必備。
阿倫尼烏斯方程計算機(k = A·e^(−Eₐ ⁄ RT))
輸入活化能 Eₐ、前指數因子 A 同溫度 T,工具用阿倫尼烏斯方程 k = A·exp(−Eₐ ⁄ RT) 計算反應速率常數 k,亦可比較兩個溫度下嘅速率比 — 化學動力學、食物保存、藥物穩定性嘅標準工具。
平方反比定律計算機(光/聲/輻射)
輸入已知距離下嘅強度,工具用 I₂ = I₁ × (d₁ ⁄ d₂)² 計算另一距離下嘅強度,並同時報告對應嘅 dB 變化(ΔL = 20·log₁₀(d₁ ⁄ d₂)) — 攝影、舞台燈光、音響、輻射防護、無線通訊常用工具。
電壓降計算機(AWG 線徑)
輸入電流、單程線長、線徑(AWG)同電壓系統(單相/三相),工具用 V_drop = 2·I·R·L(單相)或 √3·I·R·L(三相)計出電壓降同百分比,並按 NEC 3% 建議標出警示 — 家居佈線、太陽能、長距離設備供電必備。
電容抗計算機(X_C = 1/(2πfC))
輸入電容值 C 同頻率 f,工具計算電容抗 X_C = 1/(2πfC) 同對應角頻率 ω — 用於濾波器設計、AC 電路分析、阻抗匹配,補完現有電感抗工具。
斜面物理計算機(重力、摩擦力、加速度)
輸入物體質量、斜面角度同摩擦係數,工具按 Newton 第二定律計算沿斜面嘅合力、加速度、正向力同所需推力 — 高中/大學物理、機械設計嘅入門工具。
阿特伍德機計算機(Atwood Machine)
輸入吊喺定滑輪兩端嘅兩個質量 m₁ 同 m₂,工具用 a = (m₁ − m₂)g ⁄ (m₁ + m₂) 計算系統加速度,並輸出繩張力 T、各質量速度同經典力學教科書嘅標準結果 — 物理課堂同實驗報告嘅速查工具。
反彈係數計算機(COR)
輸入掉落高度 h 同反彈高度 h′,工具用 e = √(h′ ⁄ h) 計算反彈係數(COR),並輸出能量損耗百分比同分離速度與接近速度比 — 物理實驗、運動工程(網球、籃球、高爾夫球)嘅標準工具。
完全非彈性碰撞計算機(一維)
輸入兩個物體嘅質量 m₁、m₂ 同碰撞前速度 v₁、v₂,工具用動量守恆 m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v′ 計算碰撞後共同速度,並輸出能量損耗(變成熱/聲/變形)同碰撞前後動能 — 物理課堂、車禍重建嘅基本計算。
克勞修斯—克拉佩龍方程計算機(蒸氣壓/沸點變化)
輸入兩個溫度同其中一個飽和蒸氣壓(連同莫耳蒸發熱 ΔHvap),工具按 ln(P₂ ⁄ P₁) = −ΔHvap ⁄ R × (1 ⁄ T₂ − 1 ⁄ T₁) 算出另一個溫度嘅蒸氣壓;亦可推算高海拔嘅水沸點 — 化學、HVAC、釀造、烹飪同氣象通用嘅熱力學工具。
凝固點下降計算機(ΔTf = i · Kf · m)
輸入溶質質量、莫耳質量、溶劑質量、溶劑凝固點下降常數 Kf 同 van't Hoff 因子 i,工具按 ΔTf = i · Kf · m 計出凝固點下降溫度同新凝固點 — 化學教學、食品科學、道路除冰、抗凍液配方嘅基本工具。
哈勃定律紅移—距離計算機(Hubble Law)
輸入紅移 z 同哈勃常數 H₀(預設 Planck 2018 的 67.4 km/s/Mpc),工具按 v = cz、d = v ⁄ H₀ 計出退行速度同共動距離;亦提供相對論修正版 v_rel = c · ((1+z)² − 1) ⁄ ((1+z)² + 1) 用於高紅移 — 天文學基礎工具,可用於估算遙遠星系嘅距離。
聲壓級疊加計算機(dB SPL Addition)
輸入兩個或多個獨立聲源嘅聲壓級(dB),工具按 L_total = 10 log₁₀(Σ 10^(Lᵢ ⁄ 10)) 合併 — 解釋點解兩部一樣大聲嘅機器疊加只多 3 dB 而非加倍,工程聲學、機械噪音評估必用。
功率因數計算機(視在 / 有功 / 無功功率)
輸入有功功率 P(kW)同視在功率 S(kVA)或功率因數,工具按 S² = P² + Q² 同 PF = cos φ 推算另外兩項,提供 cos φ 對應角度 — 工業用電、馬達負載、UPS 規劃必用。
康普頓散射波長偏移計算機(Compton Shift)
輸入入射光子嘅波長同散射角度,工具按康普頓公式 Δλ = (h⁄m_e c)(1 − cos θ) 計算波長偏移、散射後波長同光子能量損失 — 量子力學、X-射線散射、放射物理嘅核心實驗結果。
變壓器匝數比計算機(Transformer Turns Ratio)
輸入初級/次級線圈匝數(或電壓),工具按 V₁ ⁄ V₂ = N₁ ⁄ N₂ = I₂ ⁄ I₁ 計出匝數比、輸出電壓、輸出電流同阻抗反射比 (N₁ ⁄ N₂)² — 電子工程、音響輸出變壓器、電力分配設計嘅核心公式。
光速旅行時間計算機(距離 ↔ 時間)
輸入距離(公里、AU、光年、parsec),工具按 c = 299 792 458 m/s 換算光信號單程旅行時間,同時提供地球-月球、地球-太陽、地球-火星等常用參考 — 天文、太空通訊、相對論教學嘅入門工具。
駕駛碳排放計算機(DEFRA 2024 排放係數)
輸入單程距離(公里 / 英里)、車輛類型(小/中/大型汽油、柴油、混能、PHEV、電動車、電單車)、乘客人數同有冇來回;工具用 DEFRA 2024 well-to-wheel 排放係數計出車輛總排放、每位乘客分攤、年化(×250 通勤日)同等效樹木補償。
太陽能電池板每日發電量計算機(PV)
輸入面板面積、效率(%)、平均日照(peak sun hours)同 system performance ratio,工具按 E = A × η × H × PR 計出每日 kWh、月度 kWh、年度 kWh — 設計屋頂太陽能系統嘅入門工具。
化學計量限量反應物計算機(Limiting Reagent)
輸入兩個反應物嘅摩爾數同平衡方程式內嘅化學計量係數,工具自動指出限量反應物、計算理論產量(mol)同剩餘反應物 — A Level、AP Chemistry 同大學一年級化學最常用嘅題型。
風力發電機輸出功率計算機(Betz)
輸入轉子直徑、風速、空氣密度同功率系數(Cp,理論極限 0.593),工具按 P = 0.5 × ρ × A × v³ × Cp 計算瞬時電功率(kW)、年度發電量同等效家庭用戶 — 小型風機、離網能源系統設計嘅基本工具。
高度大氣壓力計算機(壓力高度公式)
輸入海拔高度同(可選)地面壓力與溫度,工具按 ISA 標準大氣公式 p(h) = p₀ × (1 − Lh ⁄ T₀)^(gM ⁄ RL) 計出該高度嘅氣壓(hPa/atm/psi)— 行山、無人機、登山、航空、煮食氣壓修正最常用。
波義耳定律計算機(P₁V₁ = P₂V₂)
輸入恆溫氣體嘅初壓、初體積、新壓力或新體積中任意三個,工具按 P₁V₁ = P₂V₂ 計出第四個 — 潛水氣樽壓縮、針筒、汽車活塞、空氣彈簧等等等溫過程嘅基礎公式。
滲透壓計算機(van 't Hoff 公式)
輸入溶質濃度、溫度同范特霍夫因子 i,工具按 π = i·M·R·T 計算稀溶液嘅滲透壓 — 細胞滲透平衡、海水淡化反滲透膜、靜脈輸液張力規劃嘅基礎方程。
超焦距計算機(景深 Hyperfocal Distance)
輸入焦距、光圈 f-number 同感光元件最大模糊圓直徑(CoC),工具按 H = f² ⁄ (N × c) + f 計出超焦距 — 風光攝影、街拍、星空攝影合焦點選擇嘅核心數字。
電容串並聯網絡計算機
輸入多顆電容(最多 8 顆)並選擇串聯/並聯,工具按 C_parallel = ΣCᵢ 或 1⁄C_series = Σ(1⁄Cᵢ) 計算等效電容 — 電路設計、濾波器計算嘅基本工具。
水泵水力功率計算機
輸入流量 Q、揚程 H、流體密度同泵效率,工具按 P_hyd = ρ·g·Q·H ⁄ η 計算水泵所需電功率(kW、HP)— 給排水、灌溉、消防、HVAC 設計嘅基礎公式。
熱泵 COP(性能係數)計算機
熱泵性能係數 COP = 輸出熱量 Q ÷ 電力消耗 W。輸入熱輸出與電力消耗,工具即時計算 COP,並對比 Carnot 理論上限 COP_max = T_hot ⁄ (T_hot − T_cold),幫你評估冷氣、空調、地暖、電熱水器嘅實際效率。
Sabine 殘響時間 RT60 計算機
Sabine 公式 RT60 = 0.161·V ⁄ A(公制)估算房間內聲音衰減 60 dB 所需嘅時間。輸入房間體積與總有效吸收面積(Σ Sᵢ·αᵢ),工具即時得出 RT60,並對比錄音室/教室/音樂廳嘅建議區間。
能斯特方程計算機(電化學電池電位)
輸入標準電極電位 E°、轉移電子數 n、反應商 Q 同溫度,工具按能斯特方程 E = E° − (RT⁄nF) ln Q 計算實際電池電位 — 電化學、電池設計、腐蝕分析、神經膜電位常用。
溶液濃度計算機(% w/w、% w/v、% v/v)
輸入溶質質量/體積、溶液總質量/體積,工具計算質量百分比、質量/體積百分比同體積百分比 — 化學課業、食品工業、藥劑配方常用。
絕熱過程計算機(PVγ = const)
輸入起始壓力、體積、溫度同氣體比熱比 γ,工具按絕熱(isentropic)關係 PVγ = const 計算壓縮/膨脹後嘅 P、V、T — 內燃機、空壓機、火箭噴管常用。
蒸氣壓差計算機(VPD,溫室/水耕)
輸入空氣溫度同相對濕度(可選葉溫),工具用 Tetens 飽和蒸氣壓公式計算 VPD(kPa)— 室內水耕、溫室種植、香蕉催熟、雪茄熟成最重要嘅環境指標之一。
V 形皮帶長度計算機(兩輪皮帶傳動)
輸入兩個輪嘅直徑同中心距,工具用標準閉合公式 L = 2C + π(D₁ + D₂)/2 + (D₁ − D₂)² / (4C) 計算所需皮帶長度,並顯示包絡角。機械工程、機床、工業空調風機常用。
密度高度計算機(飛行 / 高原運動)
輸入機場海拔、QNH 高度計設定同 OAT 外氣溫,工具按 FAA 飛行員手冊公式同時計算氣壓高度(PA)、ISA 標準溫度、溫度偏離同密度高度(DA) — 飛機起飛性能、高原訓練、無人機升空效率必備。
景深計算機(攝影 DoF)
輸入焦距、光圈、對焦距離同感光元件格式,工具計算超焦距、近景界限、遠景界限同總景深 — 風景、產品、人像攝影師控制清晰範圍嘅核心工具。
太陽能板最佳傾角計算機(按緯度)
輸入安裝地點緯度,工具按 NREL Landau / Heliene 經驗式同時計算年平均最佳固定傾角、夏季傾角同冬季傾角(以增加全年發電 / 季節性發電) — 屋頂光伏、農村離網、太陽熱水設計常用。
波速計算機(v = f × λ)
輸入頻率 f 同波長 λ(或波速 v 同其中一項),工具用 v = f × λ 同時換算第三個量,並報告週期 T、角頻率 ω、角波數 k;內建空氣/淡水/海水/鋼/真空電磁波等介質速度預設 — 聲學、無線電、光學、海浪通用嘅最基本波動關係。
LMTD 對數平均溫差計算機(熱交換器)
輸入熱流體入/出口溫度同冷流體入/出口溫度,揀逆流(counter-flow)或並流(parallel-flow),工具用 LMTD = (ΔT₁ − ΔT₂) / ln(ΔT₁ / ΔT₂) 計出對數平均溫差 — 熱交換器(殼管式、板式、AC 冷凝器、化工製程)設計嘅基本量。
閃電距離計算機(數秒法)
由你睇到閃電到聽到雷聲嘅秒數,工具用聲速 ≈ 343 m/s(同光速幾乎瞬時)計算閃電擊中位置嘅距離(公里/英里),並按 NOAA「30/30 規則」提示係咪需要避雷。
氦氣球升力/所需數量計算機
輸入單個球體直徑同要吊起嘅物件重量,工具用 lift ≈ (ρ_air − ρ_He) × V 計每個氣球嘅淨升力(標準 ≈ 1 g/L)、需要幾多個球,並提示薄膜重量同高度密度遞減嘅影響。
dBi ↔ 增益倍數轉換(天線/WiFi/無線電)
輸入天線增益 dBi(或線性倍數),工具用 G = 10^(dBi/10) 互換 dBi 同倍數,並列出常見天線(鞭狀、Yagi、抛物面、Patch、WiFi 路由器)嘅典型增益範圍 — 揀 WiFi 天線、無線電通訊、衛星電視必備。
剎車滑痕速度估算(事故重組)
輸入剎車滑痕長度同路面摩擦係數 μ,工具用 v = √(2μgd) 反推汽車進入剎車時嘅最低速度(km/h/mph) — 事故重組、保險查勘、駕駛安全分析常用。
攝影曝光值(EV)計算機(光圈 / 快門 / ISO)
輸入光圈 f、快門速度 t、ISO,工具計曝光值 EV = log₂(N²/t) − log₂(ISO/100),並顯示對應典型場景(晴天、室內、月光),同時列出五組等效曝光(同一 EV 不同光圈 / 快門組合)— Sunny-16、夜景、月光攝影都用得著。
音頻取樣率/奈奎斯特/WAV 檔案大小計算機
輸入取樣率(Hz)、位元深度(8 / 16 / 24 / 32 bit)、聲道數(mono / stereo / 5.1 / 7.1 / Atmos)同時長,工具即時計算奈奎斯特上限頻率、未壓縮 PCM bitrate、每秒位元組同未壓縮 WAV 檔案大小。
地球自轉表面線速度計算機(依緯度)
輸入緯度(° 北或南),工具用 v = (2π · R · cos φ) ÷ T(R 為地球赤道半徑、T 為恆星日 86 164 s)計算該緯度地面隨地球自轉嘅線速度,單位 m/s、km/h、mph — 解釋赤道發射場(如 Cape Canaveral、Kourou)點解可以「借力」火箭。
查理定律計算機(恆壓下氣體 V/T)
輸入初始體積 V₁、初始溫度 T₁、終態溫度 T₂(單位可揀 °C 或 K),工具用查理定律 V₁/T₁ = V₂/T₂(恆壓下)計算終態體積 V₂;亦支援逆解任何一個未知變量。
雪水當量(Snow Water Equivalent)計算機
輸入積雪深度(cm 或 inch)同雪嘅密度(kg/m³,或揀新雪/粉雪/濕雪/壓實雪預設),工具計算融化後嘅水柱高度(mm 或 inch)、每平方米水量(kg)— 雪崩風險、屋頂載荷、灌溉用水量都會用到。
摩擦係數計算機(μ — 由力或斜面角度)
兩種模式:(1) 由摩擦力 F 同正向力 N 計 μ = F/N;(2) 由物體開始滑落嘅斜面角度 θ 計靜摩擦係數 μ_s = tan θ — 物理課同工程實驗常用。
尤拉柱屈曲臨界載荷計算機(P_cr = π²EI ⁄ (KL)²)
輸入材料楊氏模量 E、截面(圓棒/矩形/圓管)、柱長 L 同端部約束條件(K = 0.5 / 0.7 / 1.0 / 2.0),工具自動計算最小慣性矩 I、回轉半徑、長細比同尤拉臨界屈曲載荷 P_cr — 細長柱失穩設計嘅基礎工具。
機械加工鑽床轉速計算機(RPM 由 SFM)
輸入鑽嘴/銑刀直徑同建議切削速度(SFM 或 m/min),工具用 RPM = (SFM × 12) ÷ (π × D) 計建議主軸轉速 — 標準機械加工切削參數查表計算。
3D 打印機線材重量/長度計算機(PLA/PETG/ABS)
輸入線材直徑(1.75 mm 或 2.85 mm)、長度(米)及材質(PLA/PETG/ABS/TPU/Nylon/PC,自動帶出密度),工具用 m = π·(d/2)²·L·ρ 計算重量(克),亦可逆解:例如「一卷 1 kg 嘅 PLA 1.75 mm 有幾多米」。
屋頂雪載荷計算機(雪深 × 密度 → kPa/psf)
輸入屋頂雪深(cm 或 in)同雪嘅類型(新雪 50 kg/m³、結實雪 200、濕雪 400、冰 917),工具計算屋面承受嘅雪載荷(kPa、psf、kg/m²),方便對照當地建築規範(IBC、NBC、Eurocode 1)。
生長度日(GDD)計算機(單日/累積)
輸入每日最高/最低氣溫同作物嘅基礎溫度(玉米 10 °C、小麥 4 °C、棉花 15 °C 等),工具用標準 ((Tmax + Tmin) ⁄ 2) − Tbase 公式計算單日 GDD 同累積 GDD,幫農民、園藝師同 IPM 害蟲監測員預測花期、收成同病蟲害高峰。
其他行星上嘅年齡計算機(火星/金星/木星…)
輸入地球年齡,工具利用各行星嘅公轉週期(水星 87.97 日、金星 224.7 日、火星 686.97 日、木星 11.86 年…)計算你喺其他七顆行星上嘅「行星年」。
煮沸水所需能量同時間計算機
輸入水量(公升)、起始溫度同電熱水壺功率(W),工具用 Q = m·c·ΔT 計算煮到 100 °C(或自訂目標溫度)需要嘅能量(kJ / Wh)同時間,以及完整氣化嘅潛熱。
熱水爐恢復加熱時間計算機
輸入水箱容量(公升/加侖)、入水同目標水溫、加熱器功率(W 或 BTU/h)同效率,工具用 Q = m·c·ΔT 計算將整箱水加熱到目標溫度所需嘅時間。
氫原子玻爾能階計算機
輸入主量子數 n₁ 同 n₂,工具用 E_n = −13.6/n² eV 同 Rydberg 公式 1/λ = R(1/n₁² − 1/n₂²) 計算能階、能階差同對應光子嘅波長同頻率(Lyman/Balmer/Paschen 系列)。
自由空間路徑損耗(FSPL)計算機
輸入發射頻率(MHz / GHz)同距離(m / km / mi),工具用 Friis 自由空間路徑損耗公式 FSPL(dB) = 20·log₁₀(d) + 20·log₁₀(f) + K 計算路徑損耗,方便 Wi-Fi、LoRa、4G/5G、衛星通訊作鏈路預算(link budget)參考。
電池剩餘電量(SoC)計算機(依電壓查表)
輸入電池系統電壓(12 V、24 V、48 V)、化學種類(LiFePO₄、Li-Ion NMC、鉛酸/AGM)同實測電壓,工具用標準靜態 OCV–SoC 查表線性插值,計算大約剩餘電量百分比同到「斷電保護」嘅可用容量;同時警告唔可以再放電嘅閾值。
雲底高度計算機(露點差 LCL 估算)
輸入地面氣溫同露點,工具用「露點差 × 125 m/°C」嘅航空近似公式估算積雲嘅雲底高度(lifting condensation level, LCL)。
相機視角(FoV)計算機
輸入鏡頭焦距(mm)同感光元件尺寸(全幅、APS-C、M4/3、1 吋等),工具計水平/垂直/對角視角(°),方便揀鏡頭、估佔片範圍同做風景/人像構圖。
LED 限流電阻計算機
輸入電源電壓、LED 正向電壓(顏色/顆數)同建議電流(mA),工具用歐姆定律計算限流電阻嘅阻值(Ω)同最低功率(W),並建議常見 E12 系列規格。
相機 Crop Factor 等效焦距計算機
輸入鏡頭原生焦距同感光元件(全幅 1.0×、APS-C 1.5/1.6×、M4/3 2.0×、1 吋 2.7× 等),工具計 35mm 等效焦距同等效光圈,方便跨系統比較鏡頭嘅實際取景範圍同景深。
簡支樑撓度計算機(中央集中載重 / 均佈載重)
輸入簡支樑嘅跨度 L、彈性模量 E、截面慣性矩 I、載重類型(中央集中 P 或均佈 w),工具用 δ = PL³/(48EI) 或 δ = 5wL⁴/(384EI) 計算中央最大撓度同最大彎矩,方便木工、土木同機械工程嘅快速估算。
PCB 走線寬度/載流計算機(IPC-2221)
輸入電流(A)、容許溫升 ΔT(°C)、銅厚(oz/ft²,常見 0.5 / 1 / 2)同外層/內層,工具用 IPC-2221 公式 I = k·ΔT^0.44·A^0.725 反算所需走線寬度(mm 或 mil),俾 PCB 設計時快速判斷需唔需要灌銅或加寬走線。
音符頻率計算機(等溫律 A4 = 440 Hz)
輸入音符(C、C♯、D…)同八度(如 A4、C5),工具用 12 等溫律公式 f = 440 × 2^((n − 69)/12) 計算對應頻率(Hz);亦可反向:輸入 Hz 反查最近音符同分音差(cents),方便調音、合成器設計、聲學工程。
VSWR ↔ 回波損耗(Return Loss)換算機
輸入 VSWR(電壓駐波比)或回波損耗(dB),工具用 Γ = (VSWR − 1)/(VSWR + 1) 同 RL = −20·log₁₀|Γ| 互換,並列出反射功率百分比、傳輸功率比,方便天線、無線電、RF 工程快速核對阻抗匹配。
望遠鏡放大倍數計算機(焦距、出瞳、最大有效倍率)
輸入望遠鏡口徑(mm)、主鏡焦距、目鏡焦距同 Barlow 倍率,工具計算放大倍數 M = f_tel × Barlow ÷ f_eye、出瞳直徑(D ÷ M)、焦比(f-ratio)、最大有效倍率(≈ 2 × 口徑 mm)、最低有效倍率(≈ 口徑 ÷ 7 mm 暗適應)同 Dawes / Rayleigh 解析度極限 — 業餘天文觀星揀目鏡嘅核心數據。
弦樂器駐波諧波頻率計算機
輸入弦長(mm)、張力(N)、線密度(g/m),工具用 f₁ = (1/2L)·√(T/μ) 計算基頻同前 8 個諧波頻率(Hz),方便結他、小提琴、鋼琴調音同物理課堂示範弦樂振動。
引擎排氣量計算機(缸徑 × 衝程 × 缸數)
輸入缸徑(mm)、衝程(mm)同氣缸數,工具用 V = π · (bore/2)² · stroke · cylinders 計算引擎總排氣量(cc、L、cu in),方便電單車、汽車改裝同物理/機械工程教學使用。
皮帶輪輸出轉速計算機
輸入驅動輪直徑、被動輪直徑同驅動輪輸入轉速(RPM),工具用 RPM_out = RPM_in × (D_drive / D_driven) 計算輸出轉速、傳動比同皮帶線速度(m/s),方便機械、農業同 CNC 改裝。
橫風/頂風分量計算機(航空、跑道風向)
輸入跑道方位(degrees true)、風向同風速(kt/m/s),工具用 crosswind = V·|sin(α)|、headwind = V·cos(α) 計算正交分量,幫飛行員、滑翔/無人機操作員判斷起降風險。
四分之一英里加速時間/終端速度估算(Hale 公式)
輸入車輛功率(hp)同總重(lb/kg),工具用 Hale 公式 ET = 5.825 × (W/HP)^(1/3) 同 trap-speed = 234 × (HP/W)^(1/3) 估算 1/4 mile 加速時間同終點速度 — 直線加速賽(drag-strip)粗略對標。
排水量船體理論航速(Hull Speed)計算機
輸入水線長度(LWL,ft 或 m),工具用 Froude-derived 公式 hull_speed = 1.34 × √LWL(kn)估算排水量船體嘅理論最高速度 — 帆船、漁船、小型遊艇粗略對標,超出此速度需呈半滑或滑行船型。
攻牙鑽頭尺寸計算機(公制/英制 75% 牙)
輸入螺紋外徑(mm 或 in)同螺距(pitch)或螺紋密度(TPI),工具用 tap_drill = D − (%/100) × 1.0825 × pitch 計算所需鑽頭直徑 — 攻牙、機械加工、DIY 木工最常用嘅查表,支援 50–100 % 牙嚙合度調整。
螺栓鎖緊扭力計算機(T = K·F·d)
輸入螺栓直徑(mm/in)、目標夾緊力(preload, kN/lbf)同摩擦因數 K(乾螺紋 0.20、上油 0.15、上 anti-seize 0.10),工具用 T = K·F·d 計算建議鎖緊扭力 — 機械裝配同維修必備。
翼面負荷(Wing Loading)計算機
輸入飛機(或無人機)重量同機翼面積,工具計算 W/S(單位 N/m² 或 lb/ft²)— 飛機性能核心參數:高 W/S → 巡航穩定但起降距離長、失速速度高;低 W/S → 起降距離短、機動靈活但易受陣風影響。
電阻功率消耗計算機(P = I²R = V²/R)
輸入電阻值(Ω)同電壓(V)或電流(A),工具用 P = V²/R = I²R 計算電阻消耗嘅功率(W),並建議選用 1/8 W、1/4 W、1/2 W、1 W、2 W 嘅標準封裝(包含 50% 安全係數)。