第65屆--民國114年

傳統藍晒圖是利用檸檬酸鐵銨加赤血鹽的光反應，在紙上形成普魯士藍沉澱，再用水洗去未感光部分，留下藍色圖案。我們探究顯色差異創造多重色彩，突破傳統藍晒圖僅有藍色的限制。研究「定影劑」對顯色的影響，發現氫氧化鈉可使日晒區域呈米黃色；並嘗試使用蝶豆花汁、紫色高麗菜汁作顯影劑，搭配不同定影劑創造多色顯影。透過系統性實驗，探討「定影劑、紙張材質、光照度與曝光時間、乾燥方式」對藍晒效果的影響；並研究「顯影劑與定影劑」交互作用的色彩變化。研究中以「色相、輪廓清晰度、色彩對比值」量化結果，並由結果反推實驗變因，讓藍晒圖不只是「藍晒圖」；而是能透過改變製程及配方組合，創造出專屬的客製化作品。

本研究探討利用含蚵殼粉的海藻酸鈣晶球去除水中磷酸鹽的可行性。我們設計正向與反向晶球，加入不同重量蚵殼粉，觀察其對磷酸根的去除效果。實驗使用RGB比色法建立檢量線判讀磷酸鹽濃度，自製Arduino微型電導度計，追蹤即時離子變化，數據與EDTA滴定一致。反向晶球（4克蚵殼粉）於50分鐘內達80.8%去除率，優於其他組。Ca²⁺濃度變化為磷酸鹽反應指標，呈先降後升趨勢，初期與磷酸根結合沉澱，後期因磷酸根減少而釋放量累積。推估晶球在1至12小時期間可去除約0.007 mmol/L磷酸根，具後續吸附潛力。另外，透過煅燒法與CO₂排水集氣法反推分析蚵殼粉中CaCO₃純度，約為81.8%。證實晶球具化學沉澱與物理滲透雙重機制，具水質淨化與教學應用價值。

本研究探討跳水過程中不同因素對氣泡與水花產生的影響，並分析如何透過改變跳水姿勢來減少水花量。結果顯示，球體直徑與撞擊速度增加皆會顯著提升水花高度與氣泡空腔大小。水平速度會改變水花傾斜角度並減少高度，使氣泡空腔偏移。柱體形狀與錐度比對水花影響顯著，圓柱體產生穩定現象，尖頂柱體則集中撞擊能量，產生更高更細的水花。手部姿勢與面積大小顯示手掌外翻放平與小面積能有效減少水花與氣泡空腔，達到最小水花效果。最後，水花消失術是跳水前擦乾身體，入水前身體筆直頭向下、雙手向水面伸直，手掌外翻抓手放平，入水後，將空氣帶入水底，減少氣泡空腔造成的沃辛頓射流現象，以水底產生氣泡浮出水面取代水花，進一步降低水花產生。

本研究探討喇叭共振腔的波導形狀，對聲音傳播距離、響度和音色造成的影響，我們依斜率變化自製窄頸、橢圓、三角喇叭共振腔進行探究，成功發現形狀影響聲音表現背後的物理關聯。研究結果如下： 1.喇叭狀設計會引導聲波能量更順暢往出口集中傳播，也會改變諧波數量造成音色變化。 2.窄頸喇叭響度增強效果最好，聲音傳最遠。 3.三角喇叭在中低音諧波太多，易產生雜音。 4.喇叭邊界的形狀會決定空氣對流速度，窄頸喇叭空氣流動最慢反而響度最高。 5.聲波遇到喇叭邊界後，產生的干涉會影響傳播距離與範圍：窄頸喇叭能量集中於中央軸線 ，傳播遠，具指向性；三角喇叭兼顧傳播範圍和強度；橢圓喇叭能量均勻散佈腔體，傳播範圍最廣但強度不足。

探討果凍效應與捲簾快門間的關係及其應用，動機源自雨刷在錄影時產生變形，研究目的包括：（一）「測量LED燈閃爍頻率」，作為計算感光元件掃描速度的依據。（二）「測量不同攝影設備的掃描速度」作為後續測量的依據。（三）「探討如何運用捲簾快門測量快速變化的物體」（明暗變化、轉動、振動）（四）嘗試以捲簾快門記錄聲音振動，呈現可視化聲波形狀。研究發現不同設備的掃描速度不同，也影響變形程度，選擇合適的設備可減少影像扭曲或更適合測量不同變化速度的物體，證明捲簾快門可作為測量光源閃爍頻率、亮度變化、風扇轉速、弦樂器頻率的有效工具，也能捕捉聲音的「形狀」，拓展其於科學測量與攝影領域的應用價值。

本研究起因於學校表演藝術課教室的迴音問題，影響學習專注與舒適度。為改善此現象，本研究針對空間音場進行改善實驗，探討不同布料材質、不同樣式窗簾、不同吸音孔形狀、不同吸音孔深度，吸音與減少迴音的效果。研究使用手機應用程式產生定頻音源，透過自製音場實驗箱，搭配噪音計測量吸音量與殘響時間。 研究主要發現如下： 柔軟性高的布料具較佳吸音與減少迴音效果。 波浪簾吸音與減少迴音效果皆優於紙捲簾與百葉簾。 孔洞為圓形之吸音板比正方形或正六邊形更能有效吸音與減少迴音效果。 孔洞深度較深之吸音板，吸音與減少迴音效果越明顯。 透過本研究的結果應用，選擇合適的吸音材料與孔洞設計，可以有效改善空間音場環境，提升學習成效。

有一天，我和家人在網路上看到了一段非常有趣的影片。影片中，作者用花盆底座的外圈凹槽當作軌道，倒上燃料後點火，結果出現了一個像賽跑選手一樣在軌道上跑來跑去的火焰，而且一直繞圈轉不停。圖1是影片的截圖。這個現象讓我們看得目不轉睛，但也讓我們忍不住懷疑：這影片是真的嗎？火焰真的可以這樣移動嗎？這種現象會不會需要什麼特別的條件？因為對這個現象非常好奇，我找了幾個和我一樣有興趣的朋友，還請教了老師，希望一起來做研究。我們想通過實驗來找出火焰為什麼會這樣移動，還有哪些條件能夠讓它發生，也想知道會影響火焰移動速度的原因。我們希望能透過這些實驗了解背後的科學原理，並為火焰的動態行為研究提供一個有趣又不一樣的觀點。

聲音是振動產生的聲波，當流體中形成氣泡或空隙時，壓力會迅速下降到蒸氣壓以下，於是就會發生空蝕現象，產生震動而有聲音。我們利用PlantWave感測器，夾住植物的葉子，植物因空蝕現象產生震動，感測器測到震動電波，透過演算法轉換成聲音，再將聲音經由phyphox app測得其頻率。我們進一步以植物的種類、不同器官、不同環境、不同對待方式、不同的澆水量等作為實驗的變因進行，再透過手持顯微鏡的鏡頭觀察水分在維管束中流動情形，結果發現實驗葉片面積較大者、同株植物較成熟的莖、環境的溫度較高濕度較低、在受觸摸對待、水量較多、缺少空氣及陽光的狀態下，水分傳輸變化較快，推測在植物內部氣泡及壓力產生變化，形成空蝕現象，因而所測得的聲音頻率較高。

本研究主要是以磁力特性與齒輪傳動原理為基礎，再透過資料蒐集、影片觀察與3D建模分析，並設計及製作零件可拆式之 磁性齒輪，可隨著各種圓心角的變化放置磁鐵和鐵質層進行實驗，依照各種放置物的分布不同，而呈現特定的旋轉比例關係。研究包括同軸性磁性齒輪、徑向式磁性齒輪，又可分為平面式與立體式，同時也研究磁性齒輪應用於生活中的可行性，例如：利薩如曲線等。 設計分析上我們採用3D建模分析法，以及實際測量磁場來修正建模理論，加上實作上的考慮，而設計出轉動圈數比較穩定的磁性齒輪。 在實驗上，我們利用強力磁鐵，配合適當的鐵質層，以及找出磁性齒輪的對稱性組合，設計出穩定圈數比的磁性齒輪對於產品的性質及應用表現非常滿意。

本研究探討油滴在截油槽中之微觀運動行為與流場結構之關聯性。透過模擬截油槽模型，設計不同槽數與隔板長度變化條件，並以油溶性染劑染色油滴，結合 Tracker軟體進行追蹤分析，觀察油滴運動軌跡與滯留時間。研究同時比較不同進水速度對油滴行為的影響，並進行皂化反應秤重分析，以量化截油效果。實驗結果： 一、多槽設計可提供更多擾動與攔截區域，有助提升截油效率； 二、快速進水容易產生漩渦，延長油滴滯留； 三、Tracker能有效捕捉油滴微觀運動，佐證槽體設計與流速改變對油滴分布之影響； 四、皂化產物重量亦能與流場結構形成對應關聯。 綜合而言，隔板設計與進水條件明顯影響截油效率，本成果可作為截油槽優化設計，並呼應SDGs永續水資源目標。