[試題] 97下 吳俊輝 普通物理學甲下 第二次期末考
課程名稱︰普通物理學甲下
課程性質︰系內必修
課程教師︰吳俊輝
開課學院：電資學院
開課系所︰資訊系
考試日期（年月日）︰2009/16/19 10:20~12:10
考試時限（分鐘）：110分鐘
是否需發放獎勵金：是
試題 :
考試規則： 考試時間10:20am - 12:10pm，中途離開座位時須至助教處簽離，回座位時須
簽到。不可看書、不可交談、不可作弊、不可用計算機，手機一律關機。計
算皆須有完整過程，答案標示清楚。
1. 問答題 (請說清楚，講明白)：
(a) 當使用光纖來傳遞數位訊號時，訊號的零與壹會在發射端以脈衝方式發出。為何訊號
的頻率會有一個上限 (即脈衝間的時間間隔會有下限)？
(b) 在雷射原理中，什麼叫population inversion？為何要有該條件才能產生雷射？
2. 有一攝影師想拍櫥窗玻璃後方與相機同高度的物體，他及該物到玻璃面垂直距離同為d
，分別在玻璃的兩側。玻璃折射率為n1，空氣折射率為n2。為了去除玻璃上的反光鏡像
，他加裝偏振濾鏡後，在平行於玻璃面的方向上左右移動相機 (即保持到玻璃面的垂直
距離為d，且高度不變)。請問偏振濾鏡的偏振方向應為何才能去除玻璃上的反射光？
當他朝著被拍物體方向看到玻璃上的反射光完全消失時，此時他與被拍物體間的距離
為何？
3. 問答題 (請說清楚，講明白)：
(a) 當你被囚禁在一個未知的封閉實驗室中時，要如何利用實驗器材來判斷該實驗室 (或
說該實驗室中的靜止觀察者) 是否為inertial observer？
(b) 宇宙中的物體具有「絕對速度」嗎？還是只具有和其他物體間的「相對速度」？
為什麼？
(c) 請說明為何在狹義相對論中，物體速率越快時質量會越大。
4. 兩艘長形太空船A及B，A的靜止長度為L，B的靜止長度比A大許多，A相對於B以速率v平
行前進，兩船前進時貼靠得很近，距離可忽略。在A的時間 ta = 0 時，A的船尾和B的
船尾重合 (如下圖)，此時A的船首及船尾同時 (在 ta = 0 時) 向B發射出雷射，且分
別在B上留下兩個燒痕。
(a) 請問B上兩燒痕間的距離S，就B來看是多長？
(b) 該長度大於或小於A的長度L？用 Lorentz Transform 計算A及B的時間問題 (即求tb)
，然後解釋該現象。
(重要提示：本大題先不要用直觀來回答，要先用 Lorentz Transform 來計算，算出來的
結果一定是對的，雖然有點怪怪的，這個怪怪的結果就是(b)小題要你解釋的東西)
v
A ██████████ →
B ██████████████████████
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