2013年12月5日

大家談科學

標準答案的迷思
作者/賴昭正(前清大化學系教授)
在科月523期〈交流電磁鐵的迷思〉一文裡,林宣安探討許多學校段考之一題目:

將電磁鐵放在小磁針的正東方,將電磁鐵通入家用交流電(60 Hz)之後,磁針N 極如何偏轉?(A)N 極向東偏轉;(B)N 極向西偏轉;(C)不偏轉;(D)左右振動

他提出三個實驗來說明參考書之「標準答案」——不偏轉,並不是因為沒有磁場產生的關係,而是磁場變化「太快」了,小磁針反應太慢,無法跟上的緣故。他謂「只是這樣選擇題的考試方式,無法得知學生的思考邏輯,往往可能因為答案矇對而產生錯誤的概念。」這是一針見血的精確看法,充分地說明了選擇題考試的弊病。

但筆者想在此探討的並不是此一弊病,而是筆者不知「標準答案」的迷失!林宣安的解釋不錯,只是我們怎麼知道出題人用的小磁針之反應速率有多慢呢?如果他所用的是一個反應特快(旋轉幾乎沒摩擦力)的小磁針呢?果如是,則答案應該是「左右振動」才對呀! ..........【更詳細的內容,請參閱第528期科學月刊】

孤帆遠影碧「空」盡—從光的散射看李白詩句
作者/祁 甡(交通大學光電系退休教授)
唐代詩人孟浩然自武昌遠行赴揚州;他的好友「詩仙」李白特來送行,兩人在黃鶴樓道別,李白目送孟浩然搭船東行,寫下了有名的七言絕句:

故人西辭黃鶴樓,
煙花三月下揚州;
孤帆遠影碧
空盡,
惟見長江天際流。

其中,「孤帆遠影碧空盡」一句中的「碧空」二字,另有版本寫為「碧山」。近讀張雙英教授的文章(張雙英、沈秋雄等編撰,《中國古典詩歌欣賞系列》初級第四冊,國立編譯館,2004年),他認為「碧空」在內容上顯得比較空泛,不如「碧山」具體。他說:「船越去越遠,最後只剩下一點帆影,終於消失在碧綠的山影下。」但是,如果從物理現象來看,應該是「碧空」較為合理。

以下,我們可以從光在大氣中的散射現象,來判讀這個詩句。在睛朗的天氣,天空是碧藍的;科學家們仔細觀察研究了其中的原因。

1871 年,英國物理學家瑞利爵士(Lord Rayleigh)在一篇論文中提到:當光波被遠小於光波長的粒子(如空氣分子)散射時,散射光的強度與其波長的四次方成反比,這就是有名的「瑞利散射原理」(Rayleigh scattering)。短波長的紫、藍色光比長波長的橙、紅色光更容易受到散射;結果,散射光以短波長為主,整體看起來就呈現藍色。經過二十多年的研究驗證,瑞利在1899 年,確立了他的推論:「日光經空氣分子的散射,可充分解釋天空是藍的。」 ..........【更詳細的內容,請參閱第528期科學月刊】

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