第47屆--民國96年

本研究主要在探討如何測量水的混濁度，從文獻中知道，測量混濁度的方法大多利用沙奇盤(Secchi Disk)或量筒法。這二種方法對我們來說都有不方便的地方，因此我們利用廢棄計算機上的太陽能光電池研發出一個測量溶液混濁度的工具。我們自己稱它為『光電池法』，它排除目視測量的不客觀，測出的數值我們自己稱它為 VTU(Volt Turbidity Units)，VTU 越低，混濁度越高；反之，越低。我們也探討影響溶液混濁度的因素有『濃度』、『顏色』及『溶質顆粒大小』。最後利用『光電池法』測量新店溪及淡水河的混濁度，發現新店溪下游的水最混濁，其混濁程度相當於 0.5~0.6g 的麵粉溶於 500 cc 的水中。

振盪反應是一個很特別的反應，其顏色變化反覆而規律。我們選擇了 BR 反應系作為研究題目，探討反應中溶液的配製方式及轉速對振盪的影響，及各反應物濃度與振盪次數及總時間的關係，並得該反應速率定律式為r=k[KIO3]0.28\r [H2O2]2.38 [CH2(COOH)2]1.21。由於此振盪反應所使用各反應物的相對量相差非常懸殊(莫耳數比KIO3 ：H2O2 ：CH2(COOH)2\r ＝40：577：60)，因此我們嘗試在振盪過程中加入反應物，並推測反應物所可能發生的反應，發現H2O2 可能同時進行了3 個反應，故所需的量顯得特別多。在反應物中KIO3、H2O2 主要扮演生成I2 的角色，CH2(COOH)2 則是主導I2 消耗的反應，Mn2+ 可催化I2 生成的反應。

霧的形成與空氣中的濕度、凝結核有關。為了瞭解霧的成因，我們取得特定氣象站1996 至2005年的10年氣象資料及環保署網站的空氣品質監測數據，整理與分析資料後發現： \r 一、空氣品質不佳時（空氣污染指標值或懸浮微粒值較高），隔日產生霧的時間點較早。 \r 二、當濕度接近飽和且空氣品質不佳時，霧的濃度增加，能見度較低。 \r 在資料分析後，我們自製一觀霧箱，模擬與觀察霧產生的條件，發現霧產生與水汽量有關，溫度越高越不易飽和。若水汽達到飽和時，加入污染粒子SO2、CO2、O3\r 皆會加快霧產生的速度，但比較SO2、CO2、O3 之間產霧的速度並無差異。

在理化課程提到「水的壓力與液體深度及液體密度有關，與容器形狀無關」；但課本中所提及的橡皮薄膜水壓觀測器，在實驗操作過程中，只能觀察到水愈深，薄膜凹陷程度愈大；但薄膜凹陷變化量能代表多大的水壓值並無法得知；因此我們嘗試利用方便取得的器材如針筒、壓克力板、彈簧秤等，設計出新型水壓測量實驗裝置，藉由觀測彈簧伸長量，進而換算出液體壓力的準確數值；並且此實驗裝置也可在不同形狀容器中觀測同一位置的上、下、側壓力值，達到準確驗證、操作方便的目標。

本實驗的目的是探討電磁波對生物生長及活動力的影響，整個實驗分為兩大部分：第一部分的實驗是進行手機電磁波，對綠豆生長的影響；第二部分的實驗是進行電腦主機電磁波，對鬥魚活動力的影響。手機電磁波的實驗包含三個子實驗，分別是探討手機撥打頻率的高低，以及與手機之間隔距離的遠近，對綠豆生長的影響，並嘗試找出能有效隔絕手機電磁波的隔絕物。電腦主機電磁波的實驗亦包含三個子實驗：分別是探討曝露於電磁波環境的時間長短，以及與電腦主機之間隔距離的遠近，對於鬥魚活動力的影響，並嘗試找出能有效隔絕電腦主機電磁波的隔絕物。

本研究主旨在利用可程式控制器(PLC，Programmable Logic Controller)做為停車場控制的主體架構，搭配電子電路完成出入口閘門系統、車位顯示系統、車位偵測系統等三個系統，模擬整個停車場的停車及取車狀況。並設計VB(Visual Basic)圖控軟體與可程式控制器的通訊連線，將整個停車場該樓平面圖顯示畫面中，秀出空位所在及剩餘車位數等，達到在電腦上直接對停車場做監控的工作，為了達到高安全性的目標，在出入口處搭配攝影系統錄影存證，以便備查。

一年來我們在校園、野外尋找蝸牛並請教專家，陸續飼養了斯文豪氏大蝸牛、非洲大蝸牛、青?甲蝸牛、臺灣大山蝸牛等十四種並觀察其生活史，更將各種蝸牛的習性拍攝下來做成完整紀錄。我們先進行資料收集並印證了書上的資料：包含了蝸牛愛吃新鮮菌菇、含鈣質食物使蝸牛外殼成長快，不喜歡強光的環境，只能辨識明暗、對比等。實驗中我們更發現書上沒有提到的知識：包含了蝸牛黏液幾乎都是弱鹼性，在愈粗糙地面爬行時，黏液分泌愈多，觸角點地的次數也愈多等。蝸牛爬行的表面粗糙度、坡度都會影響爬行速度。蝸牛想要遠離不適合環境，會表現出較強的活動力 。我們也以物理方法尋找殼的重心，並發現殼的形狀會影響重心的位置，而腹足長度不同，力矩也不同，所以殼的形狀、腹足長度都會影響殼翻轉的時間。

本研究在安全環保原則下，探討萃取紅蘿蔔螢光物質的最佳條件。在自製暗箱內尋找最佳觀測螢光條件，用相機拍攝記錄，並研究濃度、溫度、陽光和放置時間對螢光強弱的影響。我們用水果紙箱自製觀測螢光的暗箱，並以黑布遮光。而找到最佳觀測條件是紅蘿蔔螢光樣品裝在圓形玻璃試管，紫外線燈油試管下方往上照射最佳，相機在正前下方拍攝記錄效果最好。最佳觀測條件是紅蘿蔔（公克）：水（毫升）：油（毫升）＝1：1.5：0.8 的比例最好，萃取時使用沙拉油，萃取過程中加熱 20 分鐘最好且節省能源，而油層才有螢光物質存在。最後我們探究濃度愈高的紅蘿蔔油層溶液，螢光愈強。溫度對螢光也有影響，溫度比室溫高，螢光愈強，溫度比室溫低，螢光愈弱。如果放在陽光下照射，會使螢光物質減弱。而在室溫下紅蘿蔔油層溶液放置時間愈久，螢光也會慢慢減弱。

我們利用 Ia 型超新星來驗證討論哈伯定律(Vr = H ×d )與測量哈伯常數、探討宇宙年齡，並討論宇宙加速膨脹的可能性、哈伯常數是否為恆定值等。利用網路找出Ia型超新星觀測資料，並借由此型超新星可當成標準燭光(StandardCandle)的特殊性質，我們可以很容易算出星體的距離d ，再借由觀測到的紅移值(RedShift)可算出星體遠離我們的徑向速度 Vr (Radial Velocity)，最後再利用數值方法求出最佳擬合直線來得到哈伯常數。我們從資料、各式理論進行討論分析，認為宇宙極有可能在加速膨脹，意即哈伯常數並非恆定值。我們得到的哈伯常數分為高、低紅移兩部分，以低紅移超新星測量到的哈伯常數~57.6km/s/Mpc；以高紅移超新星測量到的哈伯常數~ 30.6/km sMpc；並綜合高、低紅移超新星，測量到的哈伯常數~ 31.7/km sMpc。若假設哈伯常數為恆定值，低紅移資料對應的之宇宙年齡約 170 億年；高紅移資料對應之宇宙年齡約 319 億年；綜合高低紅移資料對應之宇宙年齡約 309 億年。由於宇宙極可能加速膨脹，哈伯常數極可能是時間的函數，所以宇宙年齡可能也並非簡單哈伯常數的倒數就可算出。

本文所探討的是關於有趣的移位遊戲，並利用遊戲技巧定義出?跳島攻法?，當移動過程符合跳島攻法，可得到最少移動次數步驟，其最少移動次數的公式：※當符合（空格數/字母數）≦1/2 時，奇數個字母為N2+3N-8/2次；偶數個字母為N(N+1)/2次。利用數據推導出解題公式(p.11)後，嘗試找出移動步驟之規律證明(p.9~p.12)，希望獲得公式的正確性，最後更以多元的反例驗證(p.17~p.25)，試圖以足夠的數據證明公式的正確性。反例驗證發現，當違反?跳島攻法?的任何移動方式與技巧，皆無法獲得更少的步驟數，因此更可推論證明出遊戲公式之正確性，獲得破解本移位遊戲的最佳策略。最後，希望這些數學方法可推廣至一般移位遊戲。