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第二十四章　電磁波 問題 1. 無線電台常常播報「即時新聞」。如果他們聲稱，你所聽到的新聞是他們即時播報的，他們的聲明是否為真？一個訊息經無線電波由台北傳到高雄需多久時間？假設這些波在此範圍內可被接收到。 2. 光線 (或其他形式的電磁輻射) 行經某一已知區域時，其振動方式與傳送方式為何？ 3. 電磁輻射的基本來源為何？ 4. 一條金屬線連接電池兩端後，是否會發出電磁波？請解釋。 5. 如果你藉由梳頭髮使梳子帶電，然後將梳子靠近一個磁棒，此電場與磁場是否會構成一個電磁波？ 6. 儘可能地列出聲波與光波間的相似與相異之處。 7. 在電路中，如圖24.7所示，電容器上的電量有時為零，但在此瞬間電路中的電流卻不為零。為何？ 8. 請描述波印廷向量的物理意義。 9. 在有線電視與衛星電視出現以前，居民通常利用「兔耳朵」來接收訊號 (圖Q24.9)。電視機上面的接收天線在某一特定方向上會有較佳的收訊。此外，不同頻道其最佳的收訊方向也不同。請解釋之。 圖Q24.9　問題24.9及習題24.57 10. 當你接觸收音機或電視機的室內天線時，常常發現接收的訊號立即改善。為何？ 11. 無線電波如何使你的汽車音響接收天線帶電，以提供你收音機所需的訊號。 12. 當從微波爐中取出一個空的塑膠盤或玻璃盤時，為何摸起來是涼的？(假設你的電費已經付過。) 13. 假設一個來自其他星球的外星生物，他的眼睛對紅外線非常敏感。如果他檢視我們現在所處的房間，請描述此外星人所看到的景象。特別是，那些比較亮，那些比較暗？ 14. 為何人的紅外線相片，與可見光所拍的相片看起來不同？ 15. 銲接工人必須穿戴防護眼鏡與防護衣，以防止眼睛受到傷害與皮膚曬傷，此指銲接時所產生的那種光線造成的？ 16. 一般家用的微波爐其所使用的電磁波波長約為12.2 cm。有些2.4-GHz的無線電話靠近正在使用中的微波爐時，會受到雜訊的干擾。請指出這兩種裝置所使用的電磁波，其在電磁波光譜上的位置。你認為它們兩者會互相干擾嗎？ 17. 為何激發輻射在雷射的運作中如此重要？ 18. 對一個已知能量的入射電磁波而言，為何作用於完全反射面上的輻射壓力為完全吸收面上的兩倍？ 習題 24.1節　位移電流與廣義安培定律 1. 考慮圖P24.1所示的狀況。電場300 V/m被限制在一個直徑為10.0 cm的圓形區域內，其方向垂直於紙面朝上。若電場以之速率增加，點距離圓心15.0 cm，則點處的磁場大小與方向為何？ 圖P24.1 24.2節　馬克士威方程式 2. 一個長度非常長的細棒，其線電荷密度為35.0 nC/m。置於軸上，並且沿著軸方向以速率15.0 Mm/s運動。(a) 由此棒在點 (0, 20.0 cm, 0) 處所產生的電場；(b) 相同位置處的磁場；(c) 當一個電子以速度 () Mm/s運動時，則電子在此處所受之力若干。 3. 一個質子通過均勻電場，與均勻磁場 。當質子的速度為時，其加速度若干。 24.3節　電磁波 注意：若無特別聲明，所有的介質均假設為真空。 4. (a) 地球到北極星的距離約為。如果北極星今天燃燒完畢，多少年後將從我們視線中消失？(b) 太陽光到達地球需時多久？(c) 微波雷達的訊號由地球發射到月球再傳回地球需時多久？(d) 無線電波沿著地球表面行進，繞地球行走一大圈需時多久？(e) 一個10.0 km外的閃電其光線需時多久才能抵達你的眼睛？ 5. 電磁波在透明的非磁性物質中傳播的速率為，其中為此物質的介電係數。水在可見光頻率下的介電係數為1.78，試求光在水中的速率。 6. 真空中一電磁波，其電場振幅為220 V/m，試求出所對應的磁場振幅。 7. 圖24.3顯示一個正弦平面電磁波，沿著軸方向傳遞。假設波長為50.0 m，電場在平面上振動其振幅為22.0 V/m。計算 (a) 此波的頻率；(b) 當電場的最大值於負方向時，此時磁場的大小與方向；(c) 請以正確的單位向量寫出的表示式，其中包含數值、與，其大小的形式如下 8. 在SI單位中，一個電磁波其電場表示為 請求出 (a) 相對應的磁場振幅；(b) 波長；(c) 頻率。 9. 利用代入法證明下列兩式分別為 (24.15) 式與 (24.16) 式的解：  10. 複習題。一個駐波干涉圖形是由相距2.00 m的金屬薄板發出的無線電波所產生的。這個距離是此兩平板間能夠產生駐波圖形的最短距離，試問此無線電波的基本頻率為何？ 11. 微波爐是使用一種稱為磁電管 (magnetron) 的電子管來提供能量，其可產生頻率為2.45 GHz的微波。此微波進入微波爐中經爐壁反射後，在微波爐內形成駐波。此駐波可以用來烹煮食物但加熱不均勻，在駐波波腹處會形成熱點，但在節點處卻無法加熱，所以需要一個轉盤讓食物旋轉，使食物得以均勻