電磁波通訊-電與磁的統一

  • 2020.12.21
  • 作者:授課橘物理小編
  • 物理
授課橘物理小編
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學習領域/科目別 物理
情境範疇
題幹

理論物理學家馬克士威將電荷、電流、電場與磁場的關係,整理與歸納成簡潔的方程式,此舉將電磁學理論推向高峰。另外,馬克士威從方程式中推論作加速運動的電荷會產生電磁波,並經由理論計算出電磁波的傳播速率為3.0公尺∕秒,這與光在真空中的速率相同,故他預測光是電磁波的一種。1879年馬克士威病逝於劍橋,享年48歲,他來不及看到1886年德國物理學家赫茲在實驗室中,使裝置中的電荷作加速度運動而發射出電磁波,並在較遠處用另一線圈檢測到這個電磁波,赫茲驗證看不見的電磁波是真的存在,因此證實馬克士威的電磁理論是對的。不過當時赫茲並未意識到他的實驗之重要性,此實驗可稱為無線電傳送技術的先驅。有一次赫茲在課堂上示範這個實驗,學生問他這樣做有什麼用途,他說:「一點用處也沒有。」然而義大利工程師馬可尼獨具慧眼,他在1890年後期開始全力投入發展無線電技術,1897年他成功發送人類歷史上首個跨越海灣的電報,渡過海洋的電報內容是:「Are you ready?」他更在1901年由英國發送電報至加拿大,完成人類文明史上第一次跨大西洋的電報通訊,開啟現今電磁波通訊大時代。



問題一

(1)下列哪些粒子具有加速度時可能會產生電磁波?(應選3項)
(A)中子  (B)金原子  (C)電子  (D)質子  (E)α粒子

(2) 請問文章中的人及所貢獻之事,下列哪些正確?(應選3項)
(A)馬克士威預測光是電磁波 (B)馬克士威測量出光速為3.0 公尺∕秒 (C)赫茲做實驗證實馬克士威的電磁理論 (D)赫茲將無線電成功發射跨越大西洋 (E)馬可尼成功地將電報由英國送到加拿大



參考答案 :
(1) CDE
(2) ACE
試題概念與分析 :
(1)依據文章內容,裝置中的電荷作加速度運動而發射出電磁波。因此帶電粒子加速會發射電磁波。

(2)(B)馬克士威經由理論計算出電磁波的傳播速率為3.0公尺∕秒,並沒有量測。(D)馬可尼將無線電成功發射跨越大西洋。

延伸閱讀材料
文章 物理素養超展開第一期 (配合109上第二次段考)
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