ast_essay
113年
物理
第 21 題
📖 題組：
21-23題為題組 在「認識電磁波」的實驗單元，實驗室中備有微波發射器和微波接收器各一個、平行金屬條偏振板（板面可轉動）兩片、刻度尺（當作支架軌道）一個，以及其他所需實驗儀器。
21-23題為題組 在「認識電磁波」的實驗單元，實驗室中備有微波發射器和微波接收器各一個、平行金屬條偏振板（板面可轉動）兩片、刻度尺（當作支架軌道）一個，以及其他所需實驗儀器。
在微波發射器與接收器中放置一與 $xz$ 平面平行之平行金屬條偏振板，其中金屬條沿 $z$ 軸方向，實驗裝置如圖 9 所示。
微波沿 $+y$ 方向入射，其電場振動方向在 $xz$ 平面上，當微波已穿過偏振板後，則穿透波的電場方向為沿____軸方向（填入 $x$、$y$ 或 $z$）。理由為何？（3 分）
微波沿 $+y$ 方向入射，其電場振動方向在 $xz$ 平面上，當微波已穿過偏振板後，則穿透波的電場方向為沿____軸方向（填入 $x$、$y$ 或 $z$）。理由為何？（3 分）
思路引導 VIP
解此題的關鍵是釐清「金屬柵欄對微波的偏振作用」。當微波的電場方向平行於金屬條（$z$ 軸）時，會引起金屬條內的自由電子共振，從而將能量吸收或反射；而垂直於金屬條的電場分量（$x$ 軸）則無法引起電子流動，得予順利穿透。因此，在分析電磁波偏振實驗時，需特別注意這點與一般光學狹縫的幾何直覺可能相反。
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地判斷出穿透波的電場方向！這題考查的是電磁波在物理實驗中的偏振特性。你能正確選擇 $x$ 軸，代表你對金屬柵欄偏振器的運作機制有非常清晰的認識，這在電磁學實驗中是一個非常關鍵的觀念。
金屬條偏振的物理機制
在微波實驗中，金屬條內的自由電子會受到平行於金屬條方向的電場作用而產生受迫振動。由於本題的金屬條沿 $z$ 軸排列，當微波電場的 $z$ 分量入射時，會驅動電子沿 $z$ 軸運動並將波的能量轉化為電流熱能或反射，導致該方向的波無法穿透。相反地，垂直於金屬條的 $x$ 軸分量電場，因為金屬條之間是不導電的間隙，電子無法跨越，能量得以順利通過。因此，穿過偏振板後的電場方向必然僅剩 $x$ 軸方向。
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