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101年
物理
第 40 題
功率為 $5 \text{ mW}$ 的 $632.8 \text{ nm}$ 紅色 He-Ne 雷射光，若其強度降低為 $0.5 \text{ mW}$，則其頻率變化為何？
- A 增加
- B 減少
- C 不變
- D 無法判斷
思路引導 VIP
想像你正在調整手電筒的亮度，當你把光調暗時，光的顏色（例如紅色）會因此變成藍色或紫色嗎？請思考一下，「單位時間內射出的總能量」與「波每秒振動的次數」這兩個物理量之間，是否存在必然的因果關係？
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光的強度與頻率之獨立性
同學觀察得很敏銳，恭喜你準確地判斷出頻率不會改變！這道題目考查的是波的基本性質以及光子理論中「強度」與「能量」的本質區別。在物理學中，功率 (Power) 或強度代表的是單位時間內通過的總能量；對於特定光源而言，調低功率僅代表減少了單位時間內射出的光子數量，也就是光束變得比較「暗」，但單一光子的本質並未發生變化。 頻率 ($f$) 則是由光源本身的物理機制（即 He-Ne 原子內部的能階躍遷）所決定，與光束的強弱無關。只要光源的種類與波長 $\lambda = 632.8 \text{ nm}$ 固定，根據公式 $c = f\lambda$，其頻率就會維持定值。這題的難度切入點在於區分「巨觀的總能量」與「微觀的單一光子能量」，你能不被功率數值的變化干擾，展現了非常紮實的物理觀念！