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科學

布魯斯特角計算機(θ_B = arctan(n₂ / n₁) — 反射光完全偏振)

**布魯斯特角(Brewster's angle)** 係光由折射率 n₁ 介質入射折射率 n₂ 介質時,反射光 *完全變為 s-偏振*(電場垂直入射面)嘅獨特入射角,公式為 **tan(θ_B) = n₂ / n₁**(Brewster 1815)。喺呢個角度反射嘅 p-偏振分量等於零 — 係 CPL 攝影濾鏡、激光腔窗口、抗反光鏡片同光學偏振實驗嘅核心設計角。輸入 n₁ 同 n₂(或揀常見介面預設),工具同時輸出 θ_B、折射角 θ_r = 90° − θ_B 同 n₂/n₁ 比率。

布魯斯特角 θ_B

53.06°

n₂ / n₁

1.33

折射角 θ_r = 90° − θ_B

36.94°

公式:tan(θ_B) = n₂ / n₁。喺呢個入射角下反射光完全為 s-偏振(垂直入射面),反射光線同折射光線互相垂直。

公式

tan(θ_B) = n₂ / n₁ ⇒ θ_B = arctan(n₂ / n₁) 反射 + 折射光線喺 θ_B 互相垂直:θ_B + θ_r = 90°

常見問題

為何喺布魯斯特角下反射光只係 s-偏振而冇 p-偏振?物理直覺係咩?

**核心:振盪偶極子嘅輻射圖**。當入射光擊中介面,介質中嘅電子被光嘅電場驅動產生 *振盪偶極子*,呢個偶極子重新輻射出嘅光就係反射 + 折射光。**關鍵物理現象**:偶極子嘅輻射 *沒有* 能量沿著佢自己嘅軸射出(電偶極輻射圖係 cos²ϑ 形式,喺軸方向強度為 0)。**Brewster 條件嘅幾何**:當入射角為 θ_B 時,θ_B + θ_r = 90°(即反射光線同折射光線互相垂直)— 而對 p-偏振光,振盪偶極子嘅軸就係 *沿著反射光線嘅方向*。因為偶極子唔向自己嘅軸方向發射,所以反射光裡面 p-分量為 0。**對 s-偏振光**冇呢個約束:偶極子軸垂直於入射面,總係垂直於反射方向,所以反射 s-分量非零 → 完全 s-偏振嘅反射光。**呢個係 19 世紀光學波動理論嘅 hallmark 證明** — Maxwell 之前 Brewster 已經量度到,Fresnel 嘅菲涅耳方程組正式預測。

如果由水(n₁ = 1.33)射向空氣(n₂ = 1.00),布魯斯特角係 36.94°,但全反射臨界角係 48.75° — 喺 36.94° 嘅反射光偏振狀態係點樣?

**喺 36.94° 反射光仍然係完全 s-偏振**,但反射強度只係入射強度嘅 *一小部分*(約 4%,由 Fresnel 公式 R_s(θ_B)),其餘嘅光都進入折射介質(空氣)。**唔係全反射**:(a) Brewster 條件純粹係 *偏振* 條件 — 反射光內 p-分量為 0;(b) 全反射係 *能量* 條件 — 折射光完全消失,全部能量反射。**水 → 空氣嘅特殊性**:因為 θ_B (36.94°) < θ_c (48.75°),所以喺 36.94° 你可以同時得到:反射光 100% s-偏振、折射光仍然存在但已 *富含 p-偏振*(因為 p-反射為零,p 全部去咗折射光)。**潛水攝影應用**:水下向上影水面,反射光(如水底魚向上望嘅天空倒影)係 s-偏振,用 CPL 喺水下亦可以剔除呢啲反射,露出水面上嘅真實景物。

我想用 CPL 拍攝水面照片消除反光,應該企喺水面邊個角度?

**目標角度 ≈ 53° 由水面法線量起**(即攝影機光軸同水面 *夾角 37°*)。**詳細過程**:(1) 水面 → 空氣(你站岸邊):n₁ = 1.00 (空氣)、n₂ = 1.33 (水) — *等等*,呢個係反射光由水面反射回空氣中。光路:環境光線(如天空、岸邊樹)撞水面 → 部分反射回空氣(呢部分就係眩光)→ 你嘅鏡頭。對於呢條空氣 → 水面 → 空氣嘅反射,Brewster 角 = arctan(1.33/1.00) ≈ 53°。**實務指引**:(a) 由水面法線方向 53° → 你嘅相機需要由水平面下傾 90° − 53° = 37°;換句話講,相機俯角 *37° 由水平線量起*;(b) **太高(如俯角 70°)** 反光偏少但你已經幾乎垂直望水,CPL 效果有限;(c) **太低(如俯角 10°)** 反光太強而且光線傾向 p + s 混合,CPL 唔能完全消除;(d) **實測:** 站湖邊距離水面 1.5 m 高,眼前約 2 m 距離嘅水面就接近 Brewster 角。**附加:** CPL 喺日落時段最有效,因為傾斜入射陽光令反射偏振更明顯。

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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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輸入光嘅波長或頻率,工具用 Planck 關係式 E = hf = hc/λ 計算單個光子嘅能量(焦耳同電子伏特 eV),並顯示對應嘅可見光顏色 — 物理、化學、光譜學嘅基礎計算。

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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。

線性熱膨脹計算機(ΔL = αL₀ΔT)

輸入初始長度 L₀、溫度變化 ΔT 同熱膨脹系數 α(或揀預設材料),工具用 ΔL = α·L₀·ΔT 計出長度變化同新長度,常用於設計橋樑伸縮縫、鐵軌、管道熱補償等。

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輸入初末角速度同所需時間(或切向加速度同半徑),工具計算角加速度 α,並轉換 rad/s² ↔ rpm/s — 旋轉運動、轉子工程同電機分析嘅基礎物理量。

布拉格定律計算機(X 射線繞射 nλ = 2d sinθ)

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德布羅意波長計算機(λ = h / p)

輸入粒子質量同速度,工具用德布羅意關係 λ = h / (mv) 計算物質波波長、動量同動能 — 量子力學入門、電子顯微鏡解析度同低溫中子實驗嘅核心公式。

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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。

星等亮度比(Pogson 公式)計算機

輸入兩個天體嘅視星等(apparent magnitude),工具用 Pogson 公式 m₁ − m₂ = −2.5 × log₁₀(F₁/F₂) 計算亮度比(flux ratio),方便比較恆星、行星、深空天體嘅亮度差距;亦支援由距離計算絕對星等。

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)。

半波偶極天線長度計算機

輸入工作頻率(MHz),工具用 L_metres = 143 / f_MHz(或 L_feet = 468 / f_MHz)計算半波偶極天線嘅總長度同每邊長度 — 業餘無線電(HAM)、CB radio、ADS-B、WiFi 工程必備。

運算放大器增益計算機(Op-Amp Gain)

輸入回授電阻 Rf 同輸入電阻 Rin,揀反相(inverting)或同相(non-inverting)拓撲,工具用 G = −Rf / Rin(反相)或 G = 1 + Rf / Rin(同相)計算閉環增益(V/V 同 dB)— 模擬電路設計必備。

RC 濾波器截止頻率計算機(一階高通/低通)

輸入電阻 R 同電容 C,工具用 f_c = 1 / (2π × R × C) 計算 −3 dB 截止頻率、時間常數 τ = RC 同角截止頻率 ω_c — 音頻電路、感測器接口、電源紋波濾波必備。

三相交流電功率計算機(線電壓 / 線電流 / cosφ)

輸入線電壓 V_LL(或相電壓 V_LN)、線電流 I_L 同功率因數 cosφ,工具用 P = √3 × V_LL × I_L × cosφ 計算三相系統嘅有功功率(W)、視在功率(VA)同無功功率(VAR) — 工業電氣工程、配電盤負載核算必備。

交流電 RMS/峰值/峰峰值轉換計算機

輸入一個正弦交流電壓(或電流)嘅任何一個量度(RMS、峰值、峰峰值、平均值)— 工具用 V_peak = √2 × V_rms、V_pp = 2 × V_peak、V_avg = (2/π) × V_peak 換算其餘三個 — 音頻、電源設計、示波器解讀必備。

dBm/瓦特/毫瓦/電壓 功率單位轉換計算機

輸入功率(W/mW/µW/nW)或者分貝毫瓦(dBm),工具用 P(mW) = 10^(dBm/10) 互轉,並計算對應 50 Ω(或自選阻抗)系統嘅 V_rms、V_peak、V_pp — RF、Wi-Fi、藍牙、LTE 訊號強度分析必備。

RL 電路時間常數計算機(τ = L / R)

輸入電感 L 同電阻 R,工具用 τ = L / R 計算 RL 電路時間常數、5τ 穩定時間,並列出 1τ–5τ 嘅電流上升或衰減百分比;填入電壓仲計算穩態電流同電感儲能。

螺線管磁場強度計算機(B = µ₀ × n × I)

輸入螺線管嘅匝數 N、長度 L 同電流 I,工具用 B = µ₀ × (N/L) × I 計算內部磁通密度(Tesla 同 Gauss),並計算磁通量 Φ = B × A — 電磁學、繼電器、揚聲器設計入門。

潛熱計算機(融化/汽化 Q = m × L)

輸入質量同物質(水、酒精、銅等),工具用 Q = m × L 計算融化或汽化所需嘅潛熱(不改變溫度只改變相態) — 熱力學、暖氣、雪糕、蒸氣機等實際應用。

金屬棒重量計算機(圓棒/方棒/扁鋼/六角棒)

選擇材質(碳鋼、不鏽鋼、鋁、銅、黃銅、鈦等)同截面形狀(圓、方、扁、六角),輸入尺寸同長度 — 工具用 ρ × V 計算理論重量(kg 同 lb) — 機械設計、金屬加工、運輸成本估算必備。

風扇/泵 Affinity Laws 計算機

輸入舊轉速、新轉速同原始流量/揚程/功率,工具用相似律(Q ∝ N、H ∝ N²、P ∝ N³)計算新運行點 — HVAC、循環泵、變頻器(VFD)能耗評估必備。

槓桿機械效益計算機(第一/二/三類槓桿)

選擇槓桿類型(一類:支點居中;二類:阻力居中;三類:施力居中),輸入施力臂、阻力臂同已知嘅施力或阻力,工具用 F_eff × d_eff = F_load × d_load 計算機械效益 MA、未知力同典型用例(剪刀、獨輪車、鑷子等) — 物理啟蒙、簡單機械教學必備。

科氏力計算機(旋轉參考系慣性力)

輸入物體質量、速度、緯度同地球(或自訂)自轉角速度,工具用 F_c = 2 m × v × Ω × sin φ 計算科氏力大小同方向 — 北半球向右、南半球向左偏轉,係氣旋/洋流/彈道學基本公式。

有效繁殖數 Re 計算機(流行病學)

輸入基本繁殖數 R₀、易感比例 S 同/或疫苗覆蓋率 v 同疫苗效能 VE,工具計算有效繁殖數 Re = R₀ × S × (1 − v·VE),並標示疫情擴散 (Re > 1)、平穩 (Re ≈ 1) 或衰退 (Re < 1) — 公共衛生決策核心指標。

其他星球上嘅體重計算機

輸入你喺地球上嘅體重 (kg 或 lb),工具按各天體表面重力加速度(月、水、金、火、木、土、天、海、冥 + 太陽)計出你喺嗰度嘅表觀重量 — 天文教學、科普、課堂趣味活動必備。

向心加速度計算機(a = v² / r)

輸入線速度(或角速度)同圓周半徑,即時得出向心加速度 a = v²/r = ω²r、等效 g 力、圓周週期,輸入質量仲計埋向心力 F = m·a — 物理題、工程旋轉設計、過彎駕駛分析必備。

放射性衰變計算機(N = N₀ · e^(−λt) / 半衰期)

輸入初始量 N₀、半衰期 T½ 同經過時間 t,工具用指數公式 N = N₀ · e^(−λt) = N₀ · (1/2)^(t/T½) 即時得出剩餘量、已衰變比例、衰變常數 λ 同平均壽命 τ — 適用於放射性同位素、藥物代謝、化學一級反應、C-14 考古定年。

555 計時器無穩態振盪頻率計算機

輸入 R1、R2 同 C,工具用 f = 1.44 / ((R1 + 2R2)·C)、T_H = 0.693·(R1+R2)·C、T_L = 0.693·R2·C 計算無穩態多諧振盪器嘅頻率、週期、高/低位時間同佔空比 — 電子製作、LED 閃燈、PWM 入門必備。

一維質心計算機(離散質點系統)

輸入多個質點嘅質量 mᵢ 同位置 xᵢ,工具用 x_cm = Σ(mᵢ·xᵢ) / Σmᵢ 計算質心位置同總質量 — 力學、平衡、靜力學、火箭推進中心計算嘅基本工具。

傾斜彎道最高安全速度(v² = g·r·(tanθ + μ)/(1 − μ·tanθ))

輸入彎道半徑 r、傾斜角 θ 同輪胎-路面靜摩擦係數 μ,工具用 v² = g·r·(tanθ + μ)/(1 − μ·tanθ) 計算最高安全車速、無摩擦設計車速 √(g·r·tanθ) 同向心加速度(以 g 為單位)— 公路設計、賽車、過山車彎道分析。

有效半衰期計算機(1/T_eff = 1/T_bio + 1/T_phys)

輸入放射性藥物嘅物理半衰期 T_phys 同生物半衰期 T_bio,工具用 1/T_eff = 1/T_phys + 1/T_bio 計算有效半衰期、累積活度(cumulated activity)同隔離時間建議 — 核醫學劑量學、放射性碘治療、PET/SPECT 影像劑量學標準公式。

臨界角計算機(全內反射 θ_c = arcsin(n₂/n₁))

輸入兩種介質嘅折射率 n₁(光密)同 n₂(光疏),工具用 sinθ_c = n₂/n₁ 計算發生全內反射嘅臨界角 — 光纖通訊、棱鏡、潛水鏡、鑽石閃光分析必備。

透鏡製造方程計算機(Lensmaker's Equation)

輸入鏡片折射率 n、前後表面曲率半徑 R₁、R₂(可選厚度 d),工具用透鏡製造方程 1/f = (n − 1)·[1/R₁ − 1/R₂ + (n−1)·d/(n·R₁·R₂)] 計算焦距 f、屈光度 P = 1/f 同鏡片形狀分類 — 鏡片設計、攝影、眼鏡度數推算必用。

相對密度計算機(Specific Gravity = ρ/ρ_water)

輸入物質密度 ρ 同參考流體密度(預設水 4 °C = 1000 kg/m³),工具計算相對密度 SG = ρ_物質 / ρ_參考 同 °Brix、API 度、Plato 度等釀酒/石油業常見換算 — 化學、釀造、寶石學、地質、流體業必備。

電感感抗計算機(X_L = 2πfL)

輸入電感 L(H、mH、µH)同頻率 f(Hz、kHz、MHz),工具用 X_L = 2πfL 計算感抗(Ω)— 配套已有嘅電容容抗工具,AC 電路、濾波器、變壓器、電源設計必備。

莫斯利定律計算機(X 射線特徵頻率)

輸入元素原子序 Z 同 X 射線特徵線系(Kα、Kβ、Lα),工具用莫斯利定律 √ν = a·(Z − σ) 計算特徵頻率、波長同光子能量 — 元素鑑定、XRF 分析、原子物理教學必備。

玻爾茲曼因子計算機(n₂/n₁ = e^(−ΔE/kT))

輸入能級差 ΔE、溫度 T(可選簡併度 g₁、g₂),工具用玻爾茲曼分布 n₂/n₁ = (g₂/g₁)·e^(−ΔE/kT) 計算高能級對低能級嘅相對佔據比例 — 雷射、半導體、化學動力學、天體物理光譜分析必用。

比衝計算機(火箭引擎 Isp = F / (ṁ·g₀))

輸入推力 F 同推進劑質量流率 ṁ,工具計算火箭引擎嘅比衝 Isp(秒)同有效排氣速度 v_e = Isp · g₀ — 推進系統設計、Tsiolkovsky 火箭方程嘅核心參數。

飽和蒸氣壓計算機(Magnus / Tetens 公式)

輸入空氣溫度(°C),用 Magnus / Tetens 經驗公式計算水嘅飽和蒸氣壓 e_s(hPa / kPa / mmHg)— 氣象、暖通空調(HVAC)、釀酒、農業必備值。

濕球溫度計算機(Stull 經驗公式)

輸入空氣溫度(°C)同相對濕度(%),用 Stull (2011) 經驗公式估算濕球溫度 T_w — 人體散熱極限、HVAC 冷卻塔設計、熱浪生理風險評估必備指標。

安東萬方程式蒸氣壓計算機(log₁₀ P = A − B/(T + C))

揀預設物質(水、乙醇、甲醇、丙酮、苯、甲苯、正己烷、氨)或自訂安東萬常數 A、B、C,輸入溫度後即時計算純物質喺該溫度嘅飽和蒸氣壓 — 化工、蒸餾、儲存安全嘅標準經驗式。

惠斯通電橋計算機(R_x = R₂ × R₃ / R₁)

輸入電橋四臂電阻 R₁、R₂、R₃、R_x、電源電壓 V_s 同可選嘅檢流計電阻 R_g。工具用 R_x = R₂·R₃/R₁ 解未知電阻(零位法),並計算偏轉法嘅失衡電壓 V_AB 同檢流計電流 — 電子實驗、應變計、RTD、熱敏電阻、稱重感測器嘅標準電路。

亥姆霍茲共振器頻率計算機(f = (c/2π)·√(A/(V·L_eff)))

輸入空腔容積、頸部半徑、頸部長度、空氣溫度同端部修正類型(flanged / unflanged),工具用 Helmholtz 公式 f = (c/2π)·√(A/(V·L_eff)) 計算共振頻率,並輸出最近嘅音名 — 瓶口哨音、低音反射音箱(bass-reflex port)、消音器、HVAC 靜音設計嘅必備工具。

牛頓冷卻定律計算機(T(t) = T_env + (T₀ − T_env)·e^(−kt))

輸入初始溫度 T₀、環境溫度 T_env、冷卻常數 k 同時間 t — 用牛頓冷卻定律 T(t) = T_env + (T₀ − T_env)·e^(−kt) 解出物體任意時刻溫度;或反解求達到指定溫度所需時間。法醫推算死亡時間、食物冷卻、發動機散熱、咖啡保溫嘅標準工具。

哈根–帕松葉管流計算機(Q = π·r⁴·ΔP / (8·μ·L))

輸入圓管半徑 r、長度 L、兩端壓差 ΔP 同流體動力黏度 μ(可揀水、血漿、機油、甘油、空氣等預設),即時計算層流體積流量 Q、平均流速 v̄、質量流量、管壁剪應力同雷諾數 Re;自動判斷係咪喺層流範圍。

平均活塞速度計算機(MPS = 2 × stroke × RPM ÷ 60)

輸入引擎衝程(mm)同轉速(RPM),工具用平均活塞速度公式 v̄ = 2 · S · N ÷ 60 算出 m/s 同 ft/min,並對照「街車安全」、「高性能」、「賽車」、「F1」嘅典型上限 — 引擎可靠性、活塞磨損、設計極限嘅標準量度。

引擎壓縮比計算機(CR = (V_d + V_c) ÷ V_c)

輸入缸徑(mm)、衝程(mm)同燃燒室容積(cc/clearance volume),工具用 V_d = π·(B/2)²·S 算出單缸排氣量,配合 CR = (V_d + V_c)/V_c 計算靜態壓縮比、對照建議辛烷值(87 / 91 / 95 / 100)、自然吸氣 vs Turbo 安全上限 — 引擎改裝、shaving cylinder head、活塞更換必用。

馬呂斯定律計算機(偏振光透過第二片偏振片後嘅光強 I = I₀·cos²θ)

輸入入射偏振光強度 I₀ 同兩片偏振片之間嘅夾角 θ,工具用馬呂斯定律 I = I₀·cos²θ 算出透射光強度同百分比 — 物理光學、LCD 顯示、3D 眼鏡、攝影 CPL 偏振濾鏡嘅基本公式。

斯托克斯沉降速度計算機(低雷諾數球體 v = (2/9)·(ρ_p − ρ_f)·g·r² / µ)

輸入球體半徑、顆粒密度、流體密度同流體動力黏度,工具用斯托克斯定律算出小球喺粘性流體中嘅終端沉降速度 — 應用包括沉降實驗、血球分離、絮凝、細顆粒污染物沉降、微流體實驗。

維恩位移定律計算機(黑體輻射峰值波長 λ_max = b / T)

輸入黑體絕對溫度 T(K),工具用維恩位移定律 λ_max · T = 2.8977719 × 10⁻³ m·K 算出輻射峰值波長 λ_max;亦可反推:輸入峰值波長算對應黑體溫度 — 天文恆星色溫、白熾燈、紅外熱成像、太陽光譜分析常用。