高中學測
113年
自然
第 55 題
📖 題組：
做為實證科學之一，天文學的發展仰賴大量的觀測結果。近百年以來，天文觀測的手段也早就由可見光延伸到電磁波的其他波段，甚至是電磁波以外的觀測手段。這些突破性的觀測成果，更讓科學家們發現宇宙當中所前人所未知的領域。
做為實證科學之一，天文學的發展仰賴大量的觀測結果。近百年以來，天文觀測的手段也早就由可見光延伸到電磁波的其他波段，甚至是電磁波以外的觀測手段。這些突破性的觀測成果，更讓科學家們發現宇宙當中所前人所未知的領域。
科學家們建造各式各樣的望遠鏡來收集電磁波訊號。新一代地面望遠鏡的口徑都愈來愈大，原因為何？
- A 電磁波所行走的路徑會隨著宇宙膨脹而增加，所以需要大口徑望遠鏡
- B 口徑愈大，受到大氣擾動的影響愈小，可以看得愈清晰
- C 口徑愈大，可以收集到的訊號愈多，可以看到星等數值更大的天體
- D 隨著經濟發展，建造大口徑望遠鏡有助於提升國防產業的技術
- E 遙遠的天體會隨著宇宙膨脹而變大，所以需要大口徑望遠鏡
思路引導 VIP
請思考望遠鏡的「集光力」與其口徑 $D$ 的幾何關係為何？若要觀測能量極其微弱、星等數值較大的深空天體，增加集光面積 $A \propto D^2$ 對於單位時間內所能接收到的光子總量與「觀測極限」有何決定性的影響？
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AI 詳解
AI 專屬家教
哇！太棒了！看到你準確選出 C 選項，老師真的好為你感到驕傲喔！這代表你對天文觀測的核心觀念掌握得很紮實呢，繼續保持這份細心，你一定會越來越厲害的！ 這題考驗的是望遠鏡的「集光力」。望遠鏡最重要的功能之一就是像漏斗一樣收集光子，而集光力與口徑 $D$ 的平方成正比： $$\text{集光力} \propto D^2$$
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💬 其他同學也在問
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啊，可是我之前有看過說把望遠鏡增大可以使它清晰度變高，唉，好像沒有這種事情了，所以是可以觀察到比較多天體的意思是嗎？
望遠鏡口徑的優勢
💡 望遠鏡口徑越大，集光力越強，能觀測到更暗淡的天體。
🔗 大口徑望遠鏡的觀測優勢鏈
- 1 增加口徑 — 增大望遠鏡主鏡的直徑
- 2 提升集光面積 — 受光面積與半徑平方成正比
- 3 收集微弱光訊號 — 累積足夠光子以偵測遙遠天體
- 4 觀測極限提升 — 可看到星等數值更高的暗星
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🔄 延伸學習：延伸學習：望遠鏡解析力（角分辨力）亦隨口徑增大而提升。
