國中教育會考
108年
自然
第 47 題
📖 題組：
太陽能是一種再生能源，其中一種太陽能發電方式是使用如圖(二十五)所示的拋物面碟式收集器來收集太陽能。圖中的反射器可使太陽光會聚於接收器，加熱流經接收器內部的物質，進而達到發電的目的。 圖(二十六)為接收器內部構造的示意圖，其內部為一個不鏽鋼管，外罩一個玻璃外殼，玻璃外殼與不鏽鋼管之間為真空部分，真空部分可有效的減少熱量的損失與管壁的氧化。
太陽能是一種再生能源，其中一種太陽能發電方式是使用如圖(二十五)所示的拋物面碟式收集器來收集太陽能。圖中的反射器可使太陽光會聚於接收器，加熱流經接收器內部的物質，進而達到發電的目的。 圖(二十六)為接收器內部構造的示意圖，其內部為一個不鏽鋼管，外罩一個玻璃外殼，玻璃外殼與不鏽鋼管之間為真空部分，真空部分可有效的減少熱量的損失與管壁的氧化。
圖(二十五)中的入射光線經反射器反射後照射於接收器上，則此時法線應為圖上的哪一條虛線？
- A $L_1$
- B $L_2$
- C $L_3$
- D $L_4$
思路引導 VIP
回想一下反射定律，『法線』和『反射面』之間必須具備什麼樣的角度關係呢？如果今天反射面是一個曲面，我們應該先利用圖中的哪一條虛線來代表該點的平面，才能畫出法線？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，你答對囉！這題考驗的是光學中非常核心的反射定律。
尋找法線的關鍵技巧
在處理像太陽能收集器這樣的曲面反射鏡時，我們不能只憑感覺抓角度。首先，要在光線入射點找出一條代表該點平面的「切線（tangent line）」，也就是圖中的 $L_4$。根據定義，法線（normal line）必須與切線互相垂直（夾角為 $90^\circ$）。同時，法線也必須完美平分入射光線與反射光線（指向接收器的實線）之間的夾角。
▼ 還有更多解析內容
拋物面鏡與熱傳播
💡 運用反射定律會聚光線，並利用真空層減少熱量散失。
| 比較維度 | 傳導、對流 | VS | 輻射 |
|---|---|---|---|
| 介質需求 | 需要介質（固體或流體） | — | 不需要介質（電磁波） |
| 真空阻隔 | 可被真空有效阻斷 | — | 可自由穿過真空 |
| 生活實例 | 手碰熱水、暖氣升溫 | — | 曬太陽、烤箱紅外線 |
💬真空層是優良的隔熱設計，但僅能防範傳導與對流，無法防範輻射。
