高考申論題
113年
[天文] 天文觀測
第 一 題
📖 題組：
請說明以下三組望遠鏡的成像觀測原理及其所觀測的主要光子能量： （每小題 10 分，共 30 分） (一) CGRO/COMPTEL(Compton Gamma Ray Observatory/Compton Telescope) (二) Fermi/LAT(Fermi Gamma-ray Space Telescope/Large Area Telescope) (三) HESS(High Energy Stereoscopic System)
請說明以下三組望遠鏡的成像觀測原理及其所觀測的主要光子能量： （每小題 10 分，共 30 分） (一) CGRO/COMPTEL(Compton Gamma Ray Observatory/Compton Telescope) (二) Fermi/LAT(Fermi Gamma-ray Space Telescope/Large Area Telescope) (三) HESS(High Energy Stereoscopic System)
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
CGRO/COMPTEL(Compton Gamma Ray Observatory/Compton Telescope)
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想到 CGRO/COMPTEL 的核心物理機制為「康普頓散射」。作答時需點出其雙層探測器結構，並利用能量與動量守恆推導出「康普頓錐」的成像重建原理，最後標明其中能伽瑪射線的觀測能量範圍（約 0.75-30 MeV）。
小題 (二)
Fermi/LAT(Fermi Gamma-ray Space Telescope/Large Area Telescope)
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想高能伽瑪射線與物質作用的主要機制——「成對產生（Pair Production）」。答題時需依序說明儀器結構，包含光子如何轉換為電子對、矽尋跡器如何追蹤軌跡以反推入射方向，以及熱量計如何量測能量與反符合系統排除宇宙射線干擾。
小題 (三)
HESS(High Energy Stereoscopic System)
思路引導 VIP
看到 HESS，應直覺聯想到「地面觀測」與「極高能（VHE）」伽瑪射線。答題重點在於說明「地球大氣層本身就是探測器的一部分」，需依序解釋「廣延大氣簇射（EAS）」、「契倫科夫輻射」的產生，以及陣列如何透過「立體（Stereoscopic）交叉比對」來重建影像與濾除宇宙射線背景。