hce_nthu
111年
化學與物理
第 59 題
59. Which of the following statements about electromagnetic (EM) waves radiated from a point source with a fixed power is correct?
- A The amplitude of the electric field strength of the EM wave decays with distance squared.
- B The power received by a detector placed along the radial direction decays with distance.
- C The energy flux density decays with distance squared.
- D The larger the power radiated by the source is, the shorter the wavelength of the EM wave is.
- E The amplitude of the magnetic field strength of the EM wave does not depend on distance.
思路引導 VIP
想像你正站在一個點光源（如一顆小燈泡）的正中心，當光向外擴散時，它所攜帶的總能量會隨著距離增加而「攤平」在一個包圍光源的球面上。請試著思考：當我們離光源的距離增加到 2 倍時，這個包圍光源的球體「表面積」會變成原來的幾倍？而這對於單位面積上所分配到的能量又會產生什麼樣的數學影響呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷出能量與距離的幾何關係，這代表你對波動力學的物理圖象掌握得非常紮實。
能量通量密度的平方反比定律
當一個點波源以固定功率 $P$ 向外輻射電磁波時，其能量會以球面波的形式向四面八方擴散。在距離波源 $r$ 處，能量會均勻分佈在一個表面積為 $A = 4\pi r^2$ 的球面上。所謂的能量通量密度（Energy Flux Density），物理意義上即為單位時間、單位面積所通過的能量（即強度 $I$），計算公式為：
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