高普考題庫
114 年 114年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

近代物理

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 12022 年諾貝爾物理學獎頒發予三位物理學家:法國的阿蘭・阿斯佩(Alain Aspect)、美國的約翰・克勞澤(John Francis Clauser),以及奧地利的安東・蔡林格(Anton Zeilinger),以表彰他們在量子糾纏實驗、驗證貝爾不等式的違背,以及開拓量子資訊科學領域的先驅性貢獻。獲獎理由為:"for experiments with entangled photons, establishing the violationof Bell inequalities and pioneering quantum information science."請回答下列問題:㈠何謂量子糾纏(Quantum Entanglement)?(10 分)㈡量子糾纏具有那些潛在或現行應用?(5 分)㈢傳統古典電腦(Classical Computer)與量子電腦(Quantum Computer)之間有何主要區別?(10 分)
申論 2關於黑體輻射(Blackbody Radiation)與普朗克量子論(Planck’s QuantumTheory),請回答下列問題:(每小題5 分,共25 分)㈠何謂黑體輻射?請定義並說明其基本概念。㈡黑體輻射的頻譜分布具有那些主要特徵?它與“維恩位移定律(Wien'sDisplacement Law)”有何關聯?㈢若以古典力學理論來解釋黑體輻射現象,會產生何種問題?試說明何謂紫外災難(Ultraviolet Catastrophe)。㈣普朗克如何以能量量子化假設解決上述問題?請加以說明。㈤黑體輻射與普朗克理論對後續量子理論的建立有何重大貢獻?
申論 3光的波粒二象性與實驗證據之探討:請說明光的波動性與粒子性如何能夠在實驗中同時被觀察到。請舉出兩項具代表性的實驗,詳細說明其觀測結果與意涵,並討論此兩項實驗對經典物理學造成的挑戰與理論衝擊。(25 分)
申論 4肥皂水薄膜上色彩繽紛的光學現象探究:下圖顯示一肥皂水薄膜形成於傾斜或垂直擺放的中空環中,當其受到白光垂直照射時,可觀察到表面出現一系列由上至下排列的繽紛色帶。這些色帶在顏色與寬度上皆有所變化,圖中以A、B、C、D 與E 標示出五個具有代表性的區域,供以下問題作答參考。㈠請問影響觀察到之色澤與色帶寬度或分布範圍的因素有那些?(5 分)㈡圖中A、B、C、D 與E 五個區域所呈現之色彩與色帶寬度,是由那些科學原理所決定?請說明其成因與原理。(15 分)㈢假設某區域肥皂水薄膜的厚度為d = 300 nm,肥皂水薄膜的折射率為n = 1.33 ~ 4/3,在波長範圍為400–700 nm 的可見光中,將會有那些色光呈現亮紋?請列舉至少兩個符合條件的可見光波長。(5 分)