科技的原理 2007 年 春季 期末考 參考答案

 

 

一、請敘述聲音之捕捉與重現的原理。(20%)

聲音是靠空氣的振動而傳播,麥克風內部有輕薄至能夠捕捉到空氣振動的薄膜,它是電容的其中一片電極板,因此振動所造成的距離變化就反應到電流的訊號堙A聲波的波動於是轉換成電流的訊號。由麥克風聽出來的訊號是相當微弱的,必須要先放大才能用於重現聲音。放大器的基本原理,是有一個強大的輸出,但卻是有閘門擋住,這個閘門能夠被微弱的輸入訊號來控制其開關動作,強大的輸出隨著微弱的輸入而同步起舞,如此訊號也就被放大了。有了放大的電流,就可用來推動喇叭,喇叭一般是由頂端繞有線圈的紙質圓錐與固定位置的永久磁鐵所構成,時時變化的放大後電流在流經線圈時會產生大小與方向不同的磁力,形成所永久磁鐵相斥或相吸的變化,進而推出或吸入圓錐膜而在空氣中的壓力變化而重現出聲波。(除了電容式麥克風與線圈式喇叭之外,也還有線圈式麥克風及壓電/薄型喇叭)

 

二、光的三原色是那三色?並請說出三原色光各自兩兩相混合的三種結果色。(10%)

紅、綠、藍。紅 + 綠 = 黃、綠 + 藍 = 青、紅 + 藍 = 洋紅。

 

三、鑽石為什麼看起來比外形一樣的玻璃或水晶更亮?(10%)

雖然外形一樣,但鑽石折射率較高,因此在內部容易產生全反射,透過鑽石典型之下錐上平的切割方式,能讓最多的亮光自正面射出,如此造成亮度較高的效果。

 

四、高檔相機的鏡頭為什麼要有很多片鏡片以固定的方式組合在一起?(10%)

相機內裝置透鏡的目的,是為了要將來自相機外部的光線彎折而收錄進來,但如同三錂鏡分光的效果一樣,不同色光在通過同一片透鏡後的彎折程度也有些微的不同,造成所謂色散或色相差,也就是說,所拍攝的物體其邊緣都會有一點點虹彩的散色。高檔的相機鏡頭內部以很多片不同弧度的透鏡固定地裝在一起來抵消色散,如此可以提昇成像的品質。

 

五、調頻與調幅廣播電台的訊號本質有什麼不同?試從這一點對兩種電台的音質、電台密度、節目的型態等特色,作一比較。(20%)

訊號本質的不同:

聲音的頻率不可能像無線電波那麼高,因此不適合作廣播放送,聲音訊號必須是以疊加或修改到電磁波上的方式,讓電磁波攜帶訊號送出。FM叫做調頻(調頻率),每個FM台的波有一個特定頻率,在其前後的頻率會有一個改變,這個改變是聲音訊號在掌控。而AM叫做調幅(幅度的調整),AM則使用完全固定的頻率,是由振幅的大小變化在攜帶聲音的訊號。

電台的種種不同比較:

FM叫做調頻(調頻率),自己的頻率範圍內改變,不會受到建築物而影響,調頻台音質較好,是音樂性節目較佳的選擇。同一波段範圍內無法容納很多台,故經營成本較大,賣大東西。轉收音機時久久才有一台。 AM作振幅度的調整,易受建築物影響,音質比較不好,故多工商服務及談話性節目。同一個波段可容納非常多個的調幅台,經營規模不必大,賣小東西。轉AM時,要小心的轉,才不會跑掉別台,因為台數很多。

 

六、電視機及收音機能選台的原理是什麼?是有什麼電路元件連接到天線,請詳細說明。(10%)

共振原理。
電容電感連接到天線,圖示參見 http://163.13.111.54/science_works/050_On_Air.jpg(不畫圖也沒關係,說明即可。)

 

七、敘述光碟片"壓製"的流程。(20%)

把一片玻璃面上塗感光材料(光阻),把原始數位資料 0101亮暗亮暗,以光線聚焦縮小讓它感光,訊息可以在有感光的部份留下來,藥水洗掉沒感光部分後,用腐蝕性的氣體把沒保護的腐蝕掉,造成刻痕,再覆蓋白金的厚膜,而白金取下來就變成像是鋼印一般。CD片是透明樹脂,加熱會軟化,白金模下去,會把非常細小的訊號刻痕轉印到樹脂片上。樹脂片冷卻硬化後鍍上一層鋁作反光用,最後在鋁的上面再印上片名或曲目。光碟壓片因為是用白金做的鋼印,可以快速大量生產,與燒錄是少量備份的作法不同。