能量和能量的使用子課題
VIII.4 照明與輻射
Illumination & Radiation
照度的平方反比、光效率（lm/W）與色溫、電磁波譜，以及輻射劑量戈瑞與希沃特之別
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核心考點
1. 照度與平方反比定律
考評提示：點光源 E ∝ 1/d²；距離之比先平方
- 公式**照度 E（勒克斯 lx）** ＝ 單位面積接收的光通量；點光源均勻向各方向輻射時 **E ＝ Φ ／(4πd²)**（Φ 為光通量，lm）。
- 計算**平方反比**：距離加倍照度降至 ¼，距離減半照度增至 4 倍；斜射到面上時 E ∝ cosα／d²。
- 易錯陷阱計算用的 Φ 是**光通量（流明 lm），不是電功率（瓦）**；兩者之比即光效率（lm／W）。
- 考評重點^^平方反比假設點光源且無遮擋；線光源（如光管）的照度隨距離變化規律不同^^，不可硬套 1/d²。
2. 光效率、色溫與電磁波譜
考評提示：光效率高 ≠ 功率高；色溫只描述光色
- 對比**光效率（lm／W）** ＝ 光通量 ÷ 電功率，數值越高越節能；典型值：鎢絲燈 10–15、緊湊型螢光燈 50–70、**LED 80–160 lm／W**。
- 考評重點鎢絲燈大部分能量以**紅外線（熱）**散失，LED 較多在可見光波段；同樣亮度下 LED 所需電功率最小、電費最低。
- 定義**色溫(開爾文 K)** 描述光色：數值低偏橙暖（暖白 2700–3000 K），數值高偏藍冷（冷白 5500–6500 K 近似日光）。
- 易錯陷阱^^色溫只描述光色，與燈的發熱量無直接關係；高色溫 LED 不一定比低色溫 LED 更熱^^。
3. 輻射劑量：戈瑞與希沃特
考評提示：戈瑞量能量，希沃特量生物效應
- 定義**吸收劑量（戈瑞 Gy）** ＝ 單位質量組織吸收的輻射能量（J kg⁻¹），衡量能量沉積。
- 公式**等效劑量（希沃特 Sv）** ＝ 吸收劑量 × 輻射加權系數 Q，反映生物損傷；Q 值：γ 與 X 射線 ＝ 1、中子 2–20、**α 粒子 ＝ 20**。
- 對比電磁波譜（低頻至高頻）：無線電、微波、**紅外線、可見光、紫外線**、X 射線、伽瑪射線；真空中同速 c≈3×10⁸ m s⁻¹，差別在頻率與波長。
- 易錯陷阱^^戈瑞衡量能量，希沃特衡量生物效應；相同吸收劑量下 α 輻射對人體危害遠大於 γ 輻射^^（因 Q 值大得多）。
常見題型 · scoring points
試計算點光源距離改變後的照度比（3 分）
- 點光源照度 E ∝ 1／d²，並指明光垂直入射（cosα ＝ 1）（1 分）。
- 代入距離之比並先平方：距離變 r 倍 → 照度變 1／r²（1 分）。
- 舉例：距離減半（r ＝ ½）→ 照度增至 4 倍；交代假設無遮擋（1 分）。
能量和能量的使用 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
