2016 六月號
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第127期電子報  出刊日期:1050619


科學新文摘

 

科學TALK—麥克風不止插上導電這麼簡單 

作者/ 文詠萱(本刊編輯。)

電燈是由愛迪生發明;避雷針是由富蘭克林發明。那麥克風呢?

最近對於各種物品發明史有些興趣,上網查了一下,發現其實麥克風的發明者是我們十分熟悉的發明家──貝爾。麥克風為電話發明後的延伸產物,發明電話後為了拾取更好的聲音,又研發了液體麥克風和碳粒麥克風,進而衍生成現在各式各樣的麥克風。四月底時參加與麥克風錄音相關研討會,跟大家分享講座中提到的與麥克風有關的科學知識。

麥克風原理是利用聲波震動內部的振膜,振膜的振動會進而產生電流。進入錄音界面後將電流訊號轉為類比訊號,利用放大機放出聲音。目前常見麥克風可分電容式麥克風(Condenser Mirophone)、動圈式麥克風(Dynamic Microphone)等。因為收音原理不同,電容式較動圈式靈敏許多,也因此,電容式較適合用在非常安靜、只專注於同一音源的錄音室錄音,動圈式較適合使用在可能會有許多額外噪音的現場演出。

麥克風的「指向性」也是在選擇麥克風上的一個重點。指向性即是麥克風在不同角度對聲音的靈敏度,常見的包含全指向性、心型指向性、單一指向性、雙指向性等。依每個人用途不同,選擇也不同。

而因為頻率越低的聲音越具指向性,以唱歌為例,因此若是像要蒐集到較多低頻的聲音,除了可以選擇較具指向性的麥克風外,還可以將嘴巴靠近麥克風;若是想要比較明亮、中高頻較多的聲音,則可將嘴巴遠離麥克風。


雖然麥克風不是日常必備用品,但對於表演者、老師等需要擴音或是收音的人,是一項非常重要的工具。
圖一:動圈式麥克風:包含線圈、振膜、永久磁鐵三部份,根據法拉第定律以及冷次定律,線圈會產生感應電流。
圖二:電容式麥克風:利用電容兩片隔板間距來改變電壓變化。
 
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活動訊息_圖示

收到地震速報簡訊後,多十秒能做什麼?

文章來源網址:http://pansci.asia/archives/99327

盼了多年,今(2016)年終於盼到了地震地震速報(強震即時警報)簡訊的影子!雖然技術上我們早有地震預警(Earthquake Early Warning,指的是地震發生後提前預先警告)的能力,但這最後這一哩路我們走得真久……

在 5 月 12 日第一次發布時,各種狀況凸顯了通訊端仍然不穩定;而到 5 月 31 日北臺灣海域發生規模 7.2 地震時,仍有許多用戶沒有收到訊息。說起來系統要真正要到「好用」,這條路還沒走到明朗處。不過比起數年前只能大聲疾呼「我們並沒有做得比較差」,至少現在有機會能夠實踐。

至於為何拖了這麼久?系統問題在哪?雖然並非此文要討論的重點,但我們可以就目前已知的情報,簡單思考一些問題:

5月31日地震的簡訊,不知道為何有寫「總統提示」?

5月31日地震的簡訊,不知道為何有寫「總統提示」?圖/作者提供。

1.早期預警是利用較少的資訊、較短的時間解算地震波,準確程度一定不如之後的地震報告,若因誤差而造成防災策略錯誤,責任歸屬如何算?或是又該如何調整時效和準確度的平衡?

2.由 5 月 12 日的簡訊發布狀況可知,扣除重覆發送的狀況之外,還是有人應該收到卻沒收到簡訊、有人則是晚收到(和訊息倒數秒數)簡訊。要如何盡可能減少這樣的問題?

雖然不能因為上述問題而因噎廢食,但跨入了地震預警的新頁後,隨之而來的問題也會逐漸浮現。上面提到的問題偏向政策與技術,那面對於民眾而言,新的問題和挑戰是什麼呢?

「多那十秒有差嗎?」

「恐怕連跑出門都來不及吧?」

「上 FB 發文剛好?」

雖然這好像是些玩笑話,但不可諱言的,在「假如有 10 秒鐘讓我們因應即使到來的震波,我們該怎麼做?」的情境下,我們似乎很難給定一個 SOP,或者我們應該說真正要「可用」的 SOP,會非常複雜。舉個例子來說好了,當剩下 10 秒時,我們在浴室、辦公室、臥室、廚房等不同場所會有不同的反應,最好的臨機應變,應該是「因地制宜」。或許這句話聽起來就像句廢話,但這就像任何無法預料的災難突然降臨時,我們該做的事。

遇到預料之外的災難時,人的心理狀態和身體反應

包括我自己,很多過往撰文論述地震預警的成效時,經常提及捷運、火車、高鐵、醫院、工廠等場所,可利用自動化的方式,在收到預警的當下作出處置,像是列車減速、手術與工廠作業暫停等。然而對於大眾因應預警的策略,除了一些老生常談的概念,也少有更多的著墨。

防災必須考量人性,而人性當然就必須從心理的角度切入。John Leach 在 2004 年的一篇研究指出,針對許多災難案例分析,發現人們在遇到突發災難的當下會有幾種不同的反應,根據他的個案分析結果可以將這些反應分成三類:

1.不知所措的恐慌,伴隨如尖叫、亂逃等適得其反的行為。約佔 10~15%。

2.恐懼災害但沒有即刻辦法執行任何動作。與上述恐慌的不同點在於還具有行動力,但仍處於正在了解情況、思考解決的方式等狀態下。約佔75%上下。

3.仍然保持冷靜、並有辦法即時做下一步的處理。約佔 10~15%。

也就是遇到災難時,除了會有戰或逃(fight or flight)兩種一般認為的策略,還有「凍結」(freeze)的行為,而這種情況通常都是在思考「我該怎麼做」。假如是較簡單的狀況(可能只有一條路可逃、可能只想到一個處理方法)時,大約花上 1~2 秒鐘思考,而如果是情況較為複雜,需要花更多時間了解狀況並思考可能策略,就要花上 8~10 秒的時間。

收到地震預警時和沒收到的差異

所以我們如果把地震的情境套用在上述分類的話,當大地震發生時,除了本來就冷靜又加上有良好防震習慣的少數人之外,我們幾乎沒什麼時間可以逃生。但假如有收到預警的簡訊,多了 5~10 秒呢?如果多數的人在遇到地震時,就像上述 Leach 文章中指出的處於「凍結」狀態,那麼多出的時間,就可能幫助他多些時間可以反應。也就是說,地震預警最大的功能是在於提升這種臨災時的心理應對,若是真實遇上,理論上有時間準備一定優於毫無準備。

以日本為例,可能大家看到的都是 311 震後的實際成效,然而這也是由於 2007 年開始有緊急地震速報後,經過多年的改進、防災宣導、產業應用等措施而達到的成績。雖然還是有無法挽回的性命損失,但仍有許多人因此躲過災害,當然也減少了災後的混亂、恐慌的情況。

在反觀臺灣地震預警之前,我們先看看臺灣和日本面臨的地震威脅差異,再來討論該怎麼做才好。

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活動訊息_圖示

主  題:科學史講座(六)
日  期:105年6月28日(星期二)14:00~17:10
講  師:陳義雄教授、杜銘章教授
地  點:國立臺灣大學思亮館國際會議廳
報名網址:教育部全國教師在職進修網登錄報名,課程代碼:2010870

主  題:半導體科技與應用暨半導體實驗-微影製程實作
日  期:105年6月29日(星期三)12:30 17:30
講  師:國立嘉義大學電子物理系余昌峰教授
地  點:國立嘉義大學蘭潭校區電物二館205實驗室
報名網址:教育部全國教師在職進修網登錄報名,課程代碼:2004814

主  題:物理探究與實作教師專業成長工作坊
日  期:105年7月30日(星期六)9:30~17:10
講  師:國立彰化師範大學林淑梤教授
地  點:國立台中第一高級中學
報名網址:教育部全國教師在職進修網登錄報名,課程代碼:2014718

主  題:2016物理教育聯合會議
日  期:2016年8月23日(二)~25日(四)
地  點:國立成功大學
報名網址:http://phyedu.gogomango.net/site/

 
科學活動及演講_圖示

主  題:科學學習中心教師研習暑期班
報名日期:105年6月15日起
地  點:自然科學博物館立體劇場地下樓第二科學教室
活動網址:http://slc.nmns.edu.tw/public/SLC/13/actApply.asp?actId=13

主  題:2016年科學探究教學工作坊
日  期:105年6月24日(五)上午8:50
地  點:高雄市立空中大學微型國際會議廳
報名網址:全國教師在職進修網http://www2.inservice.edu.tw/, 課程代碼2001146

主  題:新世代的學習密碼—免試帶給教學的挑戰
日  期:105年6月25日 (六)上午9:00~16:00
地  點:嘉義縣創新學院1F餐廳
報名網址:https://goo.gl/QJH4ty

主  題:Tracker軟體進行光譜分析教學
講  師:楊仲準教授(中原大學物理系
日  期:6月28日(星期二),14:00~17:00
地  點:台灣師大公館校區,圖書館802資訊電腦教室(40人)
報名網址:https://goo.gl/Cm7S71

主  題:國立交通大學「2016暑期高中教師奈米跨領域學科研習營」
日  期:105/07/11(一)13:00~105/07/12(二)16:30
地  點:本校浩然圖書館B1國際會議廳A廳
活動網址:http://www.nano.nctu.edu.tw/2016

主  題:我所經歷的實驗物理
日  期:2016/7/3(日) 14:30-16:30
地  點:臺灣大學物理系國際會議廳
活動網址:http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=72663

主   題:2016青年尬科學
報名時間:2016年5月16日至2016年7月6日
活動網址:http://case.ntu.edu.tw/scinarrator/wordpress/

 
 

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