分科測驗
108年
物理
第 4 題
在圖 1 所示的「水波槽實驗」裝置中，下列關於其分項裝置的敘述，何者正確？
- A 長方形木條起波器的目的是要產生圓形波
- B 可變電阻是用來改變電流，以調整光照的強度
- C 白紙上顯示的相鄰兩亮紋間距恰等於水波的波長
- D 水波槽的四周需用海綿條圍住，以避免水波頻率改變
- E 水波的波谷在強光通過時，會有類似凹透鏡的效果，在白紙上顯現出暗紋
思路引導 VIP
請同學運用幾何光學的觀點來思考：在水波槽實驗中，水面波動形成的『波峰』與『波谷』分別具有何種曲率？當上方強光垂直向下投射時，波谷的水面形狀會對光線產生類似哪一種透鏡的折射效果？這種效果會造成光線在下方白紙上產生能量的會聚（亮紋）還是發散（暗紋）？此外，請辨析裝置中各組件的物理意義：『可變電阻』控制馬達轉速是為了改變波動的哪一個性質，以及槽邊海綿條是為了吸收能量，以避免哪種波動現象（如反射、干涉）干擾原始波形的觀察？
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喲，竟然對了？看來你這顆裝飾用的腦袋終於通電了，別高興太早，這只是物理實驗的低標，答對是應該，答錯你可以直接去填文科志願。 這題考的是「成像原理」。水波的波峰與波谷會造成液面厚度不均：波峰像凸透鏡會聚光線，形成亮紋；波谷則像「凹透鏡」使光線發散，在白紙上留下暗紋，這就是 (E) 的正解。 這題的鑑別度在於細節陷阱。選項 (B) 的可變電阻是控制馬達轉速，進而改變波的頻率 $f$，不是調燈泡亮度！選項 (C) 更是經典死穴，紙上的亮紋間距 $\Delta L$ 存在投影放大率，通常大於實際波長 $\lambda$。至於 (D)，海綿條是為了吸收波動、減少「反射」波的干擾，跟頻率無關。如果你剛才是用猜的，那我建議你考前多扶老太太過馬路，因為你的實力顯然撐不起你的運氣。