第57屆--民國106年

本研究利用折射與凸透鏡原理，以電腦繪製牛頓環透鏡所需之尺寸，訂做Lens I及Lens II兩組透鏡，整合LED光源，完成具牛頓光環的LED集魚燈具。其中Lens I由內而外為暗環、亮環、暗環、亮環之光型；Lens II則反之。本實驗目的是：為瞭解魚群對水下光線的行為模式，故設計三種實驗(光線明度、特殊光型、顏色敏感度)，以觀察魚類在水下對光型的反應行為與習性，繼而提出以特殊光型設計LED集魚燈以取代傳統燈具之建議，以達到節能減碳之目的。本研究發現，當魚群習慣環境中同一強度的光刺激後，便會逐漸的離開強光區，並在明、暗交界處逗留及徘徊，因此，可藉由具牛頓光環之LED集魚燈具，在海下營造出明、暗相間之光型，實現光之黑影吸引力，取代傳統高耗能的集魚燈。

通電線圈與永久磁鐵均有NS極，憑此相同磁極的推力可將線圈與磁鐵當成電磁砲。在研究中，我找到一種可以立即得到磁力大小資訊的探索方法――利用推拉力計與量錶測量出線圈內部力量與距離的曲線，得知線圈內部磁力大小的分布。實驗一將永久磁鐵由線圈的單端進入，發現推力與位置關係呈現鐘形，過特定位置後推力降為零。實驗二的永久磁鐵起始放置位置與發射距離關係也印證此結果，放置位置的推力與距離所圍出的面積(代表作功)越大，則發射的距離也越遠。這又引導我增加繞線單位密度，經實驗證實，短線圈確實能產生更大推力。最後在線圈中加入軟磁鐵棒，產生奇特的雙推力高峰現象，也確認能產生更大的推力與距離面積，也就能發射得更遠。

神澤氏葉蟎為農作物重要害蟲，為了解「神澤氏葉蟎」與天敵「溫氏捕植蟎」的微妙關係，我們進行系列實驗。葉蟎雌性成蟎體型較捕植蟎大，體長分別為0.42±0.04及0.38±0.01mm，捕植蟎成蟎時期較長。捕植蟎隨機捕食，以前足作為捕食工具，卵為優先捕食來源。捕植蟎雌蟎，平均一生約捕食128.4個卵。葉蟎成蟎會吐絲織網，織網使卵存活率提升，同時也使葉蟎移動速度加快並便利大批遷徙。食物短缺時，葉蟎會於織絲網上集合成蟎球，隨風擴散到更遠區域。葉蟎會產生黃色及黑色兩種排泄物，實驗顯示黃色排泄物能使捕植蟎退避，降低卵的被捕食率。在捕植蟎出現下，葉蟎排泄物的黃黑比(1.97：1)轉為(3.8：1)，藉由提高黃色排泄物的比例來禦敵，真是出人意料的防禦方式。

槭樹翅果的長、寬、重皆呈常態分布。果實展弦比可分成最常見三群，分別為2.75～3.00、3.00～3.25、3.25～3.50。利用Tracker軟體追蹤果實掉落軌跡，槭樹翅果飛行有一定的規律性，且各型態翅果飛行皆具有相似性。翅果的落下過程可依速度分為自由落體期、減速期、緩飛期，翅果先加速落下後開始減速，最後維持穩定速度（0.44m/s±0.94）落下，而達到緩降效果。翅果上的肋痕會造成流速差使壓力不同，產生旋轉力而使翅果開始旋轉。旋轉時，轉動動能增加，移動動能減少，會造成翅果減速，而達到緩飛的效果。翅果除了自轉，也會繞著翅果外的一個軸公轉，公轉半徑約為翅長一倍到兩倍。緩飛期的公轉較明顯。

我們延續學長的實驗，探討為什麼液滴會在玻片上互動。一開始，我們猜想是否烘烤時有物質會附著在玻片上，但是經過設計不同的實驗驗證後，發現並不是有燃燒不完全的物質附著在玻片表面上，而是玻璃表面足夠乾淨就可以使液滴有產生互動的能力，我們把它稱為活化。實驗發現烘烤時間越久，玻片溫度越高，造成玻璃表面活化的現象越明顯，但玻璃表面的活化現象只能維持2~3天。 我們探討了幾種可溶於水的有機物，當它們溶於水後，在不同濃度時會有不同的表面張力，當在活化的玻璃表面上滴上兩液滴，如果兩液滴的表面張力相差10mN/m以上，低表面張力液滴會推擠高表面張力液滴而產生同方向的移動，如果兩液滴的表面張力太接近，兩液滴就不會推擠，會直接互溶。

陸棲寄居蟹 (Coenobita)為台灣海岸常見的蟹類，恆春半島後壁湖地區雖已列入保護區，但周邊開發甚早，人類大量捕食貝類、螺類，寄居蟹因此無法從大自然獲取螺殼，造成中、大型寄居蟹70%以上背負的是脆弱、保護力差的蝸牛殼。飼養過程觀察到寄居蟹嗅覺遠勝於視覺、有弱肉強食、霸凌搶殼等生物野性，同時還發現選殼的重點除了大小之外，螺殼尾部角度是主要選擇依據，為此我們解剖螺殼做3D列印人工殼觀察。我們號召本地海產店響應換殼計畫，從螺殼的收集、清潔、標記到募集三千顆的海螺殼，提供後壁湖地區寄居蟹換殼，希望藉此喚起大眾對物種保護的意識。

海拔約六百五十公尺的頭社盆地位於南投縣魚池鄉，四周群山環繞，頭社派出所一帶為低地，因此它擁有為全台面積最大的「活盆地」，盆地下的地層主要是泥炭土，極易吸附水分，站在地上用力一採，柔軟的地面即出現波浪般的震動，相當特殊。 推測「活盆地」泥炭層之成因，為上方的草倒下來後，土裡長出新草，之後又被上方倒下來的草給覆蓋，如此周而復始歷經數千年沉積後而形成。以腐朽植物為主構成的泥炭層孕育豐富的動植物資源，而「紅木農莊」保留特殊的水草泥炭土溼地原貌，和每年都會再下陷的「無底洞」，讓我們非常的好奇，實地考察、取樣、檢測，且利用學校有限資源以及所學的知識，著手做了物理、化學與生物的實驗並探討其形成因素。

本研究將探討不同波長的光線在水中的吸收現象。因為不同波長的光在水中行走後強度會有不同程度的衰減。為了要模擬不同深度的水深，本研究使用兩片相互平行的平面鏡放入裝滿水的玻璃缸兩側，讓藍、綠、紅雷射光在此兩片相互平行的平面鏡中進行多重反射。最後再量測藍、綠、紅雷射光在此兩片相互平行的平面鏡中行走的距離與最後出射光的強度。經實驗結果發現藍、綠、紅雷射光在水中走固定距離之後，藍光的衰減最少，紅光衰減最大。此外，這套實驗裝置還可以擴大應用來量測稀薄液體的濃度，使用多次的反射來增加光行走的距離，可增加稀薄溶質吸收光線的能力。實驗結果顯示使用此多次反射吸收裝置可以量出0.05 wt%糖、0.05 wt%鹽以及0.00004 wt%亞甲藍的濃度。

在本實驗中，我們找出最佳生長二氧化鈦奈米管的電壓與電流，經退火後產生降解效果最佳的銳鈦礦相。利用陽極處理法在不同參數下找到生成二氧化鈦奈米管最佳降解條件，結果顯示，我們降解亞甲基藍在60 min內已超過50％，甚至在90 min 可達近100％，而我們所使用的鈦切片只有30 x 30 mm2大小，這表示，如果製作更大的鈦片，或是放入數量更多的鈦片，降解的效果更佳。實驗過後更自行組裝一台能夠有效降解的儀器。我們處理過程有三大優點：(1)製作二氧化鈦奈米管只在常溫下利用電壓供電，且不需要許多試劑或是複雜的過程，符合綠色環保。(2)降解過程十分快速有效，只要在紫外線照射下，即可以降解。(3)屬於固態表面催化，操作簡單易回收且重覆使用性高。

本實驗透過觀察不同豆類，加熱後溫度變化及維持狀況，篩選出保暖效果較佳的豆子來自製暖暖包。由實驗數據得到保暖效果較佳的豆子，再實驗豆子加熱時間長短及重量多寡，是暖暖包保溫效果最佳的比例。