114分科測驗物理 第1題 詳解

量子革命・觀念辨析 · 單選 · 題目出處：114 學年度分科測驗 物理 考科（大學入學考試中心）

逐步解析

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   先看題目在考什麼

   這題不是在考背年代，而是在考「量子力學發展史裡，每個科學家真正解決的是哪一類問題」。要分清楚：普朗克是黑體輻射量子化、愛因斯坦是光電效應、德布羅意是物質波、波耳是氫原子模型，而真正能用波函數描述電子在原子中的空間分布與能量離散性的，是量子力學本身。
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   逐項判斷一遍

   (A) 錯。普朗克提出的是能量量子化，用來解釋黑體輻射，不是氫原子光譜。氫原子光譜主要是波耳模型先成功解釋。
   
   (B) 錯。德布羅意提出物質波，重點是「所有粒子」都具有波動性，不是只有電子。電子最容易觀察到，但概念不是只適用電子。
   
   (C) 錯。波耳提出的是氫原子模型，利用量子化角動量與定態能階來解釋原子光譜，不是原子核組成與核衰變；那是核物理的範圍。
   
   (D) 錯。電子束通過雙狹縫時，量子力學只能預測「到達某位置的機率分布」，不能精準預測每一顆電子會落在哪裡。這正是不確定性與機率詮釋的核心。
   
   (E) 對。量子力學可以成功描述電子在原子中的空間分布，也能說明原子能量是量子化的，所以這是正確敘述。
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   為什麼 E 是對的

   量子力學用波函數 $\psi$ 描述電子狀態，$|\psi|^2$ 代表電子出現在某區域的機率密度，所以它能描述電子在原子內的空間分布。另一方面，原子中的電子只能存在於特定允許能階，能量不是連續的，而是量子化的。這正是量子力學相對於經典力學最關鍵的突破。
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   收斂到官方答案

   綜合判斷，(A)、(B)、(C)、(D) 皆不正確，只有 (E) 同時符合量子力學對電子空間分布與量子化能量的描述，因此正確答案是 (E)。

關鍵觀念：#量子論 #物質波 #原子模型 #不確定性原理