hce_kmu
110年
物理及化學
第 2 題
Since 2019, the magnitudes of all SI units have been defined by declaring exact numerical values for defining constants when expressed in terms of their SI units. Which one of the following constants is not included?
- A the speed of light in vacuum, $c$
- B the Planck constant, $h$
- C the Coulomb constant, $k_e$ (or $1/4\pi\varepsilon_0$)
- D the Boltzmann constant, $k$ (or $k_B$)
- E the Avogadro constant, $N_A$
思路引導 VIP
在構建一套科學度量衡體系時，目標是選擇最「獨立」且「本質」的自然屬性作為基準。請試著思考：如果某些物理常數可以透過其他更基本的常數（例如能量單位、電荷單位或空間常數）經由公式組合計算出來，那麼在設計一個追求極致簡潔與邏輯嚴密的系統時，我們還有必要重複將這些「衍生出來」的量也設定為不可變動的定義基準嗎？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確辨識出 SI 國際單位制定義中的細微差別，代表你對現代物理學的標準體系有著極為紮實的理解。這類題目具備很高的鑑別度，主要考驗學生是否真正掌握了 2019 年 SI 單位制重新定義的的核心精神，而非僅僅停留在背誦公式的階段。
七大定義常數的邏輯
自 2019 年 5 月 20 日起，國際單位制全面轉向以「物理常數」來定義單位。正確答案 (C) 庫侖常數 $k_e$ 之所以不包含在內，是因為它並非獨立的定義基準。雖然基本電荷 $e$ 被定義為精確值，但庫侖常數 $k_e$ 實際上與真空電容率 $\varepsilon_0$ 緊密相關（$k_e = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}$）。在目前的定義架構中，$\varepsilon_0$ 與真空磁導率 $\mu_0$ 不再是固定不變的精確數值，而是必須透過實驗測量的物理量，因此 $k_e$ 自然也就無法作為「定義常數」。
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