(1) 針對以上學生提問，在何處有觀念錯誤呢？(2 分)

題組內容

12. 在教力學能守恆的時候，若有學生提問：「當物體往下掉，在不計算阻力影響下，我們常會說物體的重力位能減少、動能增加，因此力學能守恆。但重力會作正功，力學能應該會增加呀？為什麼力學能會守恆？」

三.命題設計以下是一段改編自《物理雙月刊》的文章。請根據這篇文章，並結合 108 課綱裡高中物理的課程內容，設計三個小題的素養導向混合題，其中須包含： (1) 五選一的單選題或多重選擇題 1 題(含參考答案) (2) 簡答題 1 題(含評分標準) (3) 計算題 1 題(含評分標準) 文章內容可自行擷取片段命題，無須全部採用，作答時無須抄寫文章內容。 2023 年諾貝爾物理學獎頒給了在「埃秒(Attosecond)雷射」領域有卓越貢獻的三位科學家。要產生如此極短的光脈衝，可由極強雷射與惰性氣體原子交互作用而成，其原理可由「三步模型」(Three-step model)解釋：1. 穿隧游 (Tunnel ionization)：極強的雷射電場會改變原子內部的位能分布，使得電子有機會透過量子穿隧效應逃脫原子核的束縛。2. 電場加速(Acceleration)：逃脫的電子經雷射電場猛烈加速，獲得極大的動能。3. 復合發光(Recombination)：當雷射電場方向反轉時，電子被拉斜到逃脫時所留下的空軌域，並將累積的能量以單一光子的形式釋放出來，數種這樣的光子疊加便形成埃秒脈衝。上述模型中，「極高強度」的雷射是產生穿隧游的關鍵條件。光強度 I 定義為單位面積 A 所通過的光功率 P(? =)。而要提高光強度，通常採用兩種策略：【策略一】空間上的壓縮：利用光學透鏡組來改變光束的距徑，從而縮小截面積 A。【策略二】時間上的壓縮(脈衝雷射)：相較於常見的連續波(Continuous wave)雷射，其發光的瞬時功率在時間上維持定值，脈衝雷射可在極短時間(脈衝寬度τ，Pulse duration)內輸出所有的光能量，使得平均功率Pavg不高的雷射，也能產生極大的瞬時功率，其峰值稱為尖峰功率Ppeak(Peak power)，而每秒發射的脈衝次數稱為重複頻率R(Repetition rate，單位：Hz)，重複頻率的倒數代表兩發脈衝之間的時間差，如下圖所示。然而，透鏡或反射鏡等光學元件所能承受的光強度是有上限的，此上限稱為「雷射誘發損傷閾值(LIDT)」，如果雷射的光強度超過此數值，透鏡表面的鍍膜可能會被燒毀，甚至使鏡片距接碎裂。在脈衝雷射中，損傷閾值通常定義為單位面積上所照射的脈衝能量，而單一發脈衝的能量可由雷射的平均功率乘上兩發脈衝之間的時間差而得。下表顯示幾種常見光學元件之損傷閾值資料來源：(1) Johanna Miller (2024)〈阿秒開拓者贏得諾貝爾物理獎〉(張鳳吟譯)，《物理雙月刊》(2024 年 7 月 29 日出版)(2) 《THORLABS》官方網站 https://www.thorlabs.com/

題組內容

(1) 針對以上學生提問，在何處有觀念錯誤呢？(2 分)

相關申論題

相關試卷