基礎物理複習系列_全國學測模擬試題
CH8_全國學測模擬試題_(104 年)
基礎物理(一) 第八章_量子現象
１
班級：_______班 座號：________ 姓名：_____________
____1.氫原子電子由基態(n＝1)躍遷到第 3 激發態(n＝4)，當電子再次回到基態的過程中，下列
敘述何者正確？
(A)最多可放出 3 種不同波長的電磁波 (B)最多可放出 5 種不同波長的電磁波
(C)由 n＝4 回到 n＝1 放出的電磁波波長最大
(D)由 n＝4 回到 n＝1 放出的電磁頻率最
大
(E)由 n＝4 回到 n＝1 放出的電磁波，波速最大。
【答案】：(D)
【解析】
：(A)(B) 光子由 n＝4 躍遷至 n＝1 時，最多可放出 3＋2＋1＝6 條不同波長的光譜線。
(4→3，4→2，4→1；3→2，3→1；2→1)
(C)(D)6 條光譜線中，以 n＝
4→n＝1 能階差最大，產生電磁波頻率最大，波長則最小。
n＝
4→n＝3 的能階差則為最小，頻率最小，而波長則為最大。
(E)每一條光譜線，皆為電磁波，因此光速都相同，皆為 3x10
8
m／s。
____2.在光電效應中，金屬靶被單色光照射後，金屬表面的電子吸收入射光的能量，部分能量用
於克服金屬表面對電子的束縛，剩餘能量則轉為電子動能，自金屬表面逸出，而成為光電
子。今以單色光照射相同金屬板，欲增加光電子的動能，應該如何處理？
(A)增加入射光的照射時間 (B)增加入射光的強度 (C)增加入射光子的數目
(D)選用頻率較大的光子
(E)選用波長較長的光子。
【答案】
：(D)
【解析】
：產生光電效應應有最小頻率的入射光，欲使光電子獲得最大的動能，需要：
(1)入射光的能量要大，因此光的頻率愈大，光電子獲得的動能愈大。
(2)選擇電子易脫離的光電板，電子脫離時所需的能量愈小，表示電子愈容易脫離，
光電子所得到的動能愈大。
____3.如右圖，2003 年全世界物理學家評選出
“十大最美物理實
驗
”，排名第一的是 1961 年物理學家瓊森(Claus Jönsson)
用電子取代光子做『雙狹縫干涉實驗』
，從輻射源射出的電
子束經兩個靠近的狹縫後在顯微鏡的螢光屏上出現明暗條
紋，請問該實驗可直接說明哪一個敘述？
(A)惠更斯(Huygens)提出「光波動說」 (B)愛因斯坦
(Einstein)提出
「光子說」 (C)光具有波動、粒子兩種性質
(D)證實電子具有波動性質
(E)
電子運動過程中發出電磁波，可在屏幕後方呈現亮暗條紋。
【答案】
：(D)
【解析】
：瓊森的電子雙狹縫干涉實驗，所得到的結果與楊格雙狹縫的干涉實驗圖形類似；
(A)(B)此實驗可以證明德布羅意的物質波理論是正確的。
(C)(D)說明物質是粒子具有波動性，符合波粒二象性。
(E)物質波不是電子運動時所釋放電磁波，而是電子運動時，在空間中出現的機率波。
獲得明暗相間的條紋，其中的亮紋顯示，電子在此位置出現的機率較高，
而暗紋的區域則表示，電子在此位置出現的機率較低。
____4.下列有關光電效應的實驗操作與結果，何者正確？
(A)若微弱的黃光無法產生光電流，則只需將黃光的強度調大，一段時間後仍會產生光電
流 (B)若使用綠光可產生光電流，則不論綠光的強度為何，都會有相同的截止電壓與飽
和電流 (C)對同一金屬靶材而言，不論用何種頻率的光照射都能產生光電流，其差別僅
在於照射的時間長短，頻率愈高的光，需照射的時間愈短；反之，頻率愈低，則照射愈長
的時間才能產生光電流
(D)若照射藍光與綠光皆會產生光電流，則因藍光的頻率較高，
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基礎物理(一) 第八章_量子現象
２
所以會有較大的截止電壓
(E)愛因斯坦的光子論之所以能夠成功解釋光電效應的實驗結
果，是因為他認為光是由一顆顆的光子所組成，所以被束縛的電子可以吸收多顆光子的能
量，等到累積到足夠的能量，再跳脫出束縛，形成光電子。
【答案】
：(D)
【解析】
：(A)若微弱的黃光無法產生光電效應，表示黃光的能量不足，則照射時間加長，仍無法
產生光電效應。
(B)(D)相同的金屬靶吸收的游離能相同(功函數)，因此入射光能量愈大，阻止光電子到
達另一端金屬板的截止電壓愈大，因此藍光的截止電壓大於綠光的截止電壓。
(C)相同的金屬靶，需要的游離能相同，只要入射光的能量大於低限頻率，即可產生光
電效應，和照射的時間無關，和光的強度無關。
(E)一個光子可以激發出一個電子，若光子的能量不構，則無法藉著累積光子的能量來
產生光電效應。
____5.假設人體輻射出的紅外線的頻率約為 3x10
14
赫，則人體輻射出的能量量子的能量值約為
若干電子伏特(eV)？(h＝6.63x10
－
34
J‧s；1eV＝1.6x10
－
19
J)
(A)1.0
(B)1.25
(C)1.5 (D)3.0 (E)4.25 eV。
【答案】
：(B)
【解析】
：E＝hf＝
34
14
19
E
6.63 10
3 10
2 10
(J) 1.25 (
)
hf
eV
－
－
＝ ＝
＝
＝
____6.光電效應是光具有粒子性的實驗證據，今以單色光照射金屬表面後，金屬表面的電子吸收
入射光能量，部分能量用於克服金屬表面對電子的束縛，剩餘能量轉為電子動能，自金屬
表面逸出，成為光電子。若某金屬的功函數為 3.1 電子伏特(eV)，若要使該金屬放出光電
子，則入射光最大波長約為若干？(註：電子脫離金屬表面束縛所需的能量稱為功函數)
(A)3.1 (B)300 (C)400 (D)3000
(E)4000
埃。
【答案】
：(E)
【解析】
：
hc
E
hf
＝ ＝
12400
3.1
( )
eV
A
＝
12400
4000 (A)
3.1
＝
＝
3.1eV＝3.1x1.6x10
－
19
(J)＝(6.63x10
－
34
)(
8
3 10
)
3 4
8
7
19
6.63 10
3 10
( ) 4000 ( )
3.1 1.6 10
m
A
－
－
－
＝
＝4 10
＝
____7.波耳的氫原子模型中，電子繞原子核旋轉，依據此模型，下列敘述何者正確？
(A)電子與原子核間的作用力為靜電斥力 (B)電子繞原子核旋轉的作用力為強力
(C)電
子有無窮多個軌道，且軌道不連續
(D)電子在外層軌道的能量小於在內層軌道的能量
(E)電子自內層軌道躍遷至外層軌道時，會放出能量。
【答案】
：(C)
【解析】
：(A)(B)電子繞原子核旋轉，電子帶負電，原子核為正電，彼此間為靜電吸引力。
(C)波耳的氫原子模型假設電子只能存在某些特定不連續的軌道上(軌道量子化)，並且
在這特定的軌道上電子能維持穩定，不輻射能量。
(D)距離原子核愈近，則電子的能量愈穩定，稱為基態，距離原子核較遠的是激發態。
(E)電子在內層軌道為低能量，外層軌道為高能量，電子由內層軌道躍遷至外層軌道
時，需吸收能量。
____8.下列有關電磁波、黑體輻射、力學波、物質波的敘述，何者正確？
(A)黑體輻射與電磁波性質不同 (B)物質波傳播速度與力學波相同 (C)物質波的傳播需
依靠介質
(D)靜止的物體沒有物質波
(E)在同一介質中，電磁波的波速與力學波相等。
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基礎物理(一) 第八章_量子現象
３
【答案】
：(D)
【解析】
：(A)黑體輻射為熱輻射，為連續光譜，以電磁波的形式輻射能量，並且溫度愈高時，電
磁輻射最大強度的電磁波頻率愈高。
(B)物質波為物質在空間中運動時，在某位置出現的機率波，因此與力學波的性質不同。
(C)物質可在真空中前進，因此物質波亦可存於真空中。
(D)物質波的波長
h
mv
＝
，物質運動的速率為零時，物質波及不存在，因此物質在靜止
狀態時無物質波。
(E)電磁波不需介質，因此電磁波的波速與力學波的速率不同。
____9.根據波耳的氫原子模型所述，一顆電子環繞一個質子的原子核作圓周
運動，其示意圖如右圖，圖中電子以順時針方向運動，下列有關此原
子模型的敘述何者正確？
(A)電子運動在原子核處產生磁場進而吸引原子核 (B)電子與原子核
間的強作用力大於電磁力
(C)電子繞核運動時，會伴隨有物質波
(D)
當電子吸收能量，其軌道半種會連續性的慢慢變大 (E)當電子處於基態，可放出光子後
與原子核合而為一。
【答案】
：(C)
【解析】
：(A)(B)電子繞原子核受靜電力作用作為圓周運動的向心力，電子與原子核間的距離大
於原子核半徑，因此不存在強力及弱力。
(C)物質波伴隨著質點的運動，因此電子繞原子核運動時，伴隨著物質波。
(D)電子吸收能量，能愈遷至較高的能階，因此電子ˇ會跳躍至半徑較大的軌道半徑，
而不是軌道半徑逐漸增加。
(E)電子處於基態時，為能量最低的狀態，此時為最穩定的狀態，電子不會與原子核合
而為一。
____10.核反應所釋出的
γ 射線的波長甚短，頻率很高，約在 10
20
赫以上。若某
γ 射線的頻率為
10
21
赫，則所對應光子的能量為若干？(普朗克常數 h＝6.626x10
－
34
焦耳‧秒)
(A)6.626x10
－
11
(B)6.626x10
－
12
(C)6.626x10
－
13
(D)6.626x10
－
14
(E)6.626x10
－
15
焦耳。
【答案】
：(C)
【解析】
：
34
21
13
E
(6.626 10
)(10 ) 6.626 10
(J)
hf
－
－
＝ ＝
＝
____11.下列有關「光電效應」的敘述，何者正確？
(A)光電效應是否會產生光電子由入射光的頻率大小決定
(B)若已產生光電流，則入射
光頻率與光電流大小成正比 (C)根據愛因斯坦光量子論中提到，若光頻率為 f，則光電
子能量為 E＝hf(h 為普朗克常數) (D)古典物理與量子物理皆可完整解釋光電效應 (E)
光電效應證明了光具有波動性。
【答案】
：(A)
【解析】
：(A) 入射光照射在光電板上，使電子游離的現象，稱為光電效應；入射光的能量愈大，
愈容易產生光電效應。
(B)若能產生光電效應，則光電流的大小和入射光的強弱有關，和入射光的頻率無關。
(C)入射光的能量 E＝hf，而光電板吸收的游離能為
E
，則
入射光的能量(E)＝光電板吸收的游離能(
E
) ＋ 光電子動能(K
光電子
)
因此光電子的動能不等於光子的入射能量。
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基礎物理(一) 第八章_量子現象
４
____12.數位相機主要構造包括鏡頭、感光
元件及資料處理器系統，最後以數
位資料儲存，則有關數位相機的運
作過程，下列相關敘述何者正確？
(A)鏡頭將光波轉為物質波 (B)鏡頭以光的繞射原理將景物成像在感光元件 (C)感光
元件以電磁感應原理產生電訊號
(D)感光元件以光電效應產生電訊號
(E)入射光子的
能量愈高，在感光元件產生的電流愈大。
【答案】：(D)
【解析】
：數位相機的鏡頭為凸透鏡，將入射光集中，照射在感光元件上，使產生光電子，形成
數位訊號，產生影像；因此感光元件為光電效應的應用。
(E)入射光愈強，表示入射光子數目愈多(但不是入射光能量大)，感光元件產生的光電
流愈大。
____13.某原子能階如右圖，若電子自 E
3
能階躍遲至 E
2
能階所釋放的
光屬於紫外光波段，則下列敘述何者正確？(應選兩項)
(A)原子的電子由 E
3
能階躍遷至 E
2
能階，需吸收 E
3
－E
2
之能
量 (B)原子的電子由 E
2
能階躍遷至 E
1
能階所釋放的光，有
可能屬於紅外線波段
(C)原子能階的存在代表原子能量為
量子化
(D)某電磁被波長
λ＝
4
3
hc
E
E
－
，則此電磁波有可能是
x 射線(式中 h 為普朗克常數，c 為光速)
(E)不同的原子有不同的對應能階，所以每種
元素有其特殊原子光譜
。
【答案】
：(C)(E)
【解析】
：(A)電子由 E
3
躍遷至 E
2
時，需釋放能量 E＝E
3
－E
2
，不是吸收能量。
(B)電子由 E
2
躍遷至 E
1
時，會釋放更大的能量，若 E
3
→E
2
放出紫外光波段時，
則 E
2
→E
1
所釋放的是能量更大的紫外光，而非紅外光。
(C)原子能階的存在是由於電子只能處於某些特定的軌道半徑，並且只能以特定的速率
環繞原子核，因此軌道半徑不連續，電子的能量不連續，因此形成特定能量的能階。
(D)電子在不同的原子能階躍遷時，所釋放的能量最多為紫外光，不會產生 X 光的電磁
輻射。
(E)不同的元素，有不同的原子能階，因此可以形成特定的光譜線，所以我們可以依照
光譜線的特定頻率判斷物質所含的元素。
____14.王老師在實驗室以紅光雷射筆打在一個切有兩個細小平行狹
縫的紙板上，裝置如右圖，並在紙屏上看到很像斑馬線條紋
的亮暗光帶，由以上的實驗，下列敘述哪些正確？(應選三項)
(A)實驗圓形的暗紋中心為光波形成破壞性干涉的結果 (B)
由實驗圖形可知，當光波波長愈大時，亮帶的寬度愈大
(C)
這個實驗支持了愛因斯坦對光的粒子性之看法 (D)這個實驗支持了德布羅意對物質波
波動性之看法
(E)這個實驗支持了惠更斯對光的波動性之看法
。
【答案】：(A)(E)
【解析】：雷射光(紅光)經過雙狹縫產生雙狹縫干涉，
(A)干涉條紋中的暗紋為破壞性干涉，亮紋則為建設性干涉。
(B)實驗顯示，入射光的波長，波動現象愈明顯，因此干涉條紋的寬度亦愈大。
(C)(E)此實驗支持惠更斯『光的波動說』理論。
(D)愛因斯坦的光子說圓滿地解釋光電效應，為光的粒子性表現。