第50屆--民國99年

我們所進行的研究，是利用最近相當盛行的紅外線攝影，來探索自然界中紅外線世界的科學原理和現象；透過特殊的紅外線濾鏡，搭配攝影機的CCD特殊功能，揭露有機世界、無機世界之間的紅外線特質，做為後續研究發展的基礎。 發現紅外線世界和我們熟悉的可見光多采多姿，最大的不同點就在於單純的量化，紅外線表現出來的只有能量的多寡－利用電腦圖像軟體Photoshop解析其中的色階強度，雖然在研究過程中感受到的是如圖片的黑白灰階，但呈現出來的科學現象卻遠比可見光世界來得精采；讓我們能以紅外線的量化數據，來嘗試解讀各種自然現象。 這整個實驗設計約可分為三大類，一是包含日月雲天體的探索，二是有機世界的表象，三則是人造與無機世界的紅外線特質。

「粒粒」皆辛苦這項研究主要是探討離心力的運用，從研究結果中，我發現各種影響骰子塔成功機率的因素，包括在何種環境下、運用何種杯子以及何種大小的骰子最容易成功疊出骰子塔。比較特別的是，我是一位左撇子，因此整個研究過程圖全是以慣用左手者的姿勢來研究 。經過這次的研究，我了解到骰子塔的成功在於離心力與摩擦力的應用，只要能確實做到收骰子、兩種擺動杯子的方式以及在桌面上滑行並快速停住，便能在兩分鐘之內疊出骰子塔。

我們的研究由文獻探討中獲得很多知識及經驗，然後摸索文獻中箱型、折疊式、拋物線式等各式太陽爐的製作原理、和操作方法。配合太陽仰角、方位和時間的關係，想辦法設計適合台灣地區各季節都可以使用的太陽爐。 綜合了吸收光熱的鍋子「留光」比較，同時配合太陽光移動、及反光板的「流光」聚光調整，加上減少熱量流失、及使用墊架增加熱氣流對流的「流熱」設計，還有箱型天窗、包住鍋子的塑膠袋溫室保溫的「留熱」效果…等研究，我們終於研究出最短在30分鐘就可以煮熟食物的太陽爐、和操作方法。 流光、流熱、留光、留熱真是這次科展之旅的寫照。我們的研究，記錄了這次太陽爐實驗所得到的結果與經驗，願繼續努力，以求真、求善、求美。

在這次作品中，我們研究了雷雨前的徵兆，我們對雷雨的發生條件，縮小範圍研究。並設計一系列的實驗來觀察溫差對交界處風速、風向的影響，並測量溫差與風速的相對關係，且深入探討交界處不同高度之溫度變化。結果顯示冷熱空氣交界處，溫度、風速、風向都有顯著變化；冷空氣區高處，因為受到熱空氣上升與冷空氣下沉的影響，因此溫度變化量比低處大；熱空氣區低處，溫度變化量比高處大；溫差與風速成正向關係。

七彩LED是各色分明，非常省電的劃時代光源，易於控制的色彩變化帶來各種應用尚待挖掘，但是發現LED混光混色的複合變化難以掌握其配色規則與注意事項，造成創作的困難。 本實驗先把單色LED發出的三原色光(及其混光)穿透過或照射於不同材質中的色料(紅，綠，藍三色及其混色)得到混合效果，歸納出規律性。目的將所學的一般混光與混色規則，在LED領域做進一步推展，並比較透射與反射兩種模式，找出通用準則與技巧。 然後採用各種素材，配合人眼辨識視覺原理將平面的靜態圖形轉化成各種動態化影像與文字。 最後推演出數種應用設計，來驗證超低耗能的LED可以應用在視覺效果的產品上，未來甚至可能取代部分高耗能的霓虹燈或廣告看板。

利用硝酸銀溶液潤洗容器，以斐林試劑和乙二醛反應產生銅，並使銅附著於容器壁，成功的產生銅鏡。以不同的試劑比例進行反應，發現斐林試劑和乙二醛試劑體積比四比一的效果最佳。潤洗用的硝酸銀溶液濃度，以0.040M~0.060M的效果較佳。在不同的溫度下，反應的速率與效果不同，在50℃下反應效果佳，反應時間也不至於太長。試了幾個做銅鏡的方法，結果漸入佳境。 銅鏡的吸收及反射光與銀鏡略有不同，主要在綠光到紫光的區域吸收與反射較大，黃光與橘光吸收與反射較小，有些色偏。 以銅為鏡，確實可以正衣冠，如果不太在意色偏的話！

潮間帶是一個海水來來去去的海邊環境，有時炎熱乾燥、有時又波濤洶湧，能在這樣環境生存的生物都非常奇特，我們利用半年多的時間，進行了二十幾次的日間觀察，及兩次夜間觀察，記錄到藻類、軟體動物、甲殼類、棘皮動物、刺細胞動物及數種魚類，另外還有數種小型生物，種類繁多。我們將這些生物的生存位置標示出來，正好可以做為學校進行海洋教育的重要教材。 我們也進行不同地區潮間帶的比較，發現八斗子公園的某些生物要比潮境公園的來的大些(黑鐘螺等)，有些種類數量也比較多(黑齒牡蠣等)。 大家喜歡在海邊活動，但也製造相當多的垃圾，這些垃圾已經對潮間帶環境與生態產生影響，為了讓這些生物可以持續生長下去，有必要提升大家的環保觀念。

本研究以「濾油粉」為主題，針對濾油粉的濾油效果暨安全性等相關問題進行探討。研究發現如下：(一)添加濾油粉在對油色清澈、延長油滾時間、加快濾油速度、降低酸價等方面，確實有其效果；(二)在油品劣化程度較輕、油量較少、濾油粉用量增多、濾油粉浸泡時間較長情形下，其濾油效果較佳；(三)濾油粉雖有重複利用的可能性，但功效逐漸減弱；(四)添加濾油粉的舊油所製作出的肥皂，在成形速度快慢、硬度、泡沫多寡、洗潔能力等方面表現較差；(五)在炸油中添加濾油粉，其安全性值得衛生單位關注；(六)使用過後的濾油粉，在作為植物肥料的成效方面，並無特殊表現。

本作品研究並延伸建中通訊解題第五十九期一道題目：將一個 的變色棋盤分割成 個矩形，求其最大 值與其實際切割方法。我利用不等式、等差級數、函數等知識求得結果，並推展至一般的正方形與長方形棋盤，試著以方程解與棋盤簡化等方式求得最大 值，且計算出實際切割數的上界，而在最後歸納出正方形與長方形棋盤的通用切割方法。

為了解蟲生真菌對地下家蚊之感染情形，我們探討的變因分別為溫度、蟲齡及白殭菌孢子懸浮液之濃度。溫度方面，根據台灣中央氣象局二００三年至二００七年五年來的平均資料，以台灣之最冷月均溫及最暖月均溫為上下限，訂出三個溫度；蟲齡方面，分別取孑孓及成蟲之二齡齡期；菌液濃度方面，分別訂取孑孓及成蟲感染之有效感染濃度。實驗分別為地下家蚊及白殭菌之生活史觀察與其在各種變因下白殭菌感染地下家蚊之情形及累積死亡率。 研究結果顯示，地下家蚊完成生活史約需18天，且在一定範圍內，溫度越低生長情形越好。由實驗得知，白殭菌在一定濃度下可對地下家蚊成蟲與幼蟲造成致病力，而於低溫下感染對成蟲與孑孓的致死率提升較多，感染效果較佳；且致死率與濃度成正相關；齡期方面，因成蟲及幼蟲生活史長短不同，將之分開探討發現在成蟲及幼蟲時期感染效果皆佳。整體而言，我們建議在冬季時用高濃度白殭菌同時感染成蟲及幼蟲，可有效防治地下家蚊。