高中組

本研究嘗試以自行設計的電腦程式，探討分析眼睛感光細胞的特色。由本研究所設計的圖樣，可以簡易地測量自己是否色盲，還可以比對家中螢幕是否有色差，試著建立模擬色盲患者看見的影像，並撰寫程式應用於盲人導航。

由於螢幕保護程式產生的有趣立體圖形動畫，引發我的興趣想進一步探討是否可以以數學為工具處理大量的圖形運算取代卡通式的貼圖進而探討剛體的運動及其 3D 動態式模擬。

色素增感型太陽能電池是利用光觸媒原理成的，因為光觸媒(ex.二氧化鈦)接受光子而產生電子躍遷，但單一基材光譜吸收範圍狹小，因此使用單一基材的電池轉換效率並不高。在此將帶入「複合光觸媒材料」的概念，混合各種基材並擴展其光譜吸收範圍，然而價格昂貴的奈米級基材(除了奈米級二氧化鈦較為平價)提高電池的製造成本，導致普遍性不高，因此將研究奈米級與非奈米級基材搭配，以降低成本並且達到提升轉換效率的效果，藉由複合光觸媒，減低電子再複合的機率(電子進入非正確電路方向的機率)，將以奈米級二氧化鈦與非奈米級氧化鋅、二氧化錫、三氧化二鐵為基材，混合並找出提升電池的轉換效率之最佳比例。

這次科展我的主題是──平衡中心的研究，這是延續我國三時的科展──「垃圾處理場的位置問題──平衡中心的研究」而來的。 問題是：已給定空間中 N 個相異點 Ai， i = l , 2 ， ……， N ，求一點 P0，使得 這個問題的來源是：在一平而上有幾個城鎮，位於 A1 , A2 , …… AN，要共同設置一個垃圾處理場。設場的費用是一定的，而設立之後的費用一一運費，則和與諸城市之距離和（及垃圾重量）成正比。場址 P 應設何處方使運費最少？運費就是（ P ）。 這個問題並不好做，我只做出城鎮都在一直線上的等權、（垃圾等重）不等權情形，三鎮、四鎮（不共線）的等權情形，及附帶的，假設運費與距離平方正比時之情形。 現在上了高中，學到三維的空間，於是我們應該將平面上的城鎮推廣為空間中的鎮，即諸 Ai不必共面！ 在平面的情形中，等權三鎮情形最是有趣，所以我主要做的，也是比較可能做的，是空間中等權四鎮的情形。

去年一月二十三日，台北自來水處，因放水清理雙溪水壩淨水場的垃圾，未先示警，造成外雙溪河谷河水暴漲，使得在溪底烤肉和戲水的師生們，在亳無準備的情況下，被這突如其來的洪水所衝擊，造成十人死亡，六人失蹤的慘劇。這是一件不應發生而發生的慘劇，十六個無辜的生命，就這樣犧牲了，不僅死者家屬悲慟不已，社會公眾也莫不表示同情。在哀傷之餘，令人訝異的是，罹難者中大多數會游泳，可是為何仍遭滅頂呢？根據報導，其喪生的主要原因是由於不諳水性，不知激渦的特性，無法克制水渦的衝擊力，而被水渦拖入，再被亂石碰傷溺斃的，再次就是同年九月三日嘉南地區夜半忽然雷電交加，大雨接連而至，在短短的幾個小時內，嘉義雨量高達三百七十三公釐，山洪暴發、河流暴漲、堤防潰決、牆倒屋塌、路基流失、鐵路淹沒，魚塭、稻田沖毀數百公頃，損失一億餘元。鐵路公路交通多處中斷。在驚魂未定之餘，隨即又發生如此駭人可怕之天災，令人不勝唏噓，究其成因，都是水流造成的災害，水渦是什麼呢？竟有如此巨大的催毀能量，它的特性又是什麼呢？這激發了我們研究此項的動機。

本實驗室以探討剛體碰撞運動的方式來探討水碰撞後的彈性係數（coefficient of restitution）以及碰撞後的速度計算；以雷射光進行準直校準；數位攝影機進行拍攝，最後，以拋體運動、碰撞理論與及流體性質作為分析的依據。 計算出： １.水和剛體以及水與水碰撞的彈性細數皆≒0.47，並推測當超過單一水分子所組成的水和自然界中大部分物體碰撞時彈性係數皆等於水與水碰撞時所的的數值。 ２.入射水柱初速與排開速率的比值≒3.48 ３.歸納出理論計算水與水碰撞後初速計算式V理論初速 = 2‧Vs‧cosβ+ΔV 即理論上碰撞後速度等於兩倍的入射速度的水平投影加上鉛直投影所造成的水平排開速度，利用此事可理論上計算水的彈性係數。 4.利用彈性係數以及結論三的關係式可在理論上計算出碰撞後速度以及碰撞後反彈水滴的反彈角。

國中物理課木中．論及彈性物體在彈性限度內受外力作用發生形變，當外力除去後，由於彈力（即應力）之作用，會恢復原狀，但一般教師及學生皆無法充分了解應力及其作用情況。暑假師大進修，理學院恰有一塵封多年，世銀貸款所採購之反射式偏光彈儀，自己對攝影本有興趣，也有多年的拍攝經驗，講得教授同意，以參與此項實驗，期能經由偏光拍攝、分析、了解物體所受應力的大小及方向。且光測彈性力學目前已是航空工程、機械及土木工程上的一項重要的研究領域，可經由光的特性來觀看結構物體機械產品的強度、瑕疵、變形、外形及表面的磨損，且經由偏光攝得相片之彩色條紋，十分迷人，更吸引我作此實驗之樂趣。

為了研究超疏水的應用價值，我們首先運用溶膠凝膠法製備超疏水溶液，並利用浸潤的方式將基材表面進行改質。透過控制各項變因觀察其超疏水效果與耐酸鹼程度，結果發現超疏水溶液的製備條件以攪拌20小時、乾燥1.5小時效果最佳。以此配製條件下將超疏水溶液應用於鐵釘的防鏽，實驗結果發現鐵釘表面塗佈超疏水溶液後有助防止其生鏽。另外，為了增加基材表面塗佈超疏水溶液後的實用性，我們利用不同溶劑將超疏水溶液稀釋以期增加基材透光度，實驗結果發現若選用丙酮做為稀釋液則透光度效果最佳。

間歇泉是一種十分奇特的地質景觀，地下水受到火成岩入侵所帶來的穩定熱源加熱，產生水蒸氣，利用水蒸氣形成的空氣柱壓力推動水由地底噴發出地表，也因為熱源穩定使得噴發時間差接近一定值，形成所謂的「週期性」。而根據實驗結果發現，管壁較薄的管子，在噴發之後，會使管中殘餘的水稍作降溫，加上補充的冷水使系統降溫；管長愈長時，蓄水槽中的水量較多，提高溫度所需的時間也較長，而延長了噴發的週期，最後歸納出間歇泉形成及存在的三個主要條件：(1)穩定的熱源;(2)細長的孔道;(3)豐沛的地下水。英文摘要：The geyser is a very amazing sort of geologic scenery. Its principle is that the heat source of invasive volcanic rock heats the underground water to produce steam that results an air-columnar with a large pressure to erupt through the underground on the surface. Because of the steady supply of heat source, the period between eruptions is closed to a constant called “periodicity.” According to the result of the experiments, the tube that have thin wall can lower the remaining water’s temperature a little and the cold water’s supply can also lower the plumbing system’s temperature after eruption. Besides, the water in the longer tube needs more time to higher its temperature to protract the period because it have more water in its reservoir. Eventually, there are 3 essential conditions of the geysers’ existence concluded: (1) steady supply of heat; (2) a thin and long standpipe; (3) abundant underground water.

說到編碼無非就是要有規則，但又要亂，且不能太亂，本研究既要保密又要兼顧簡單容易使用，故將要素分透過網路傳送與非透過網路傳送兩種，以達保密效果，簡略說明編碼方式，在此是利用文字組成文句的特性(是訊息而非密碼)及時間的特性(時間是有規則的動態的)進行編碼，儘管很快被超級電腦破解，但電腦非人腦無法了解訊息涵義，需靠人去理解，故被破解的速度一定不快。本研究的精神在於研發兩個人的網路通訊軟體，非目前的通訊軟體的多人式網路通訊，為防止交談中的訊息輕易被他人得知，所以加入資料加密(資料編碼)的功能，以及淺談網路安全與資料加密(資料編碼)的概念，參考書本和網站上的教學草創軟體，說明本研究的精神。