高中組

隨著現代工業的快速發展，生態環境也面臨重大危機，綠建築因此成為建築發展的重要方向，如何節省電能即是綠化建築的首要目標。受到菲律賓貧窮救濟計畫的啟發，我們以改良他們的太陽能寶特瓶為基礎，進而設計出一支透明的中空玻璃管。融合綠建築的發展宗旨，我們利用太陽能管將自然光引入模擬室內的紙箱中，並透過實驗測量不同粗細的支管對光能導入的效率，以期能透過我們的研究，提供出一個設計的想法，進而有助於建築綠化的建設趨向。

蟋蟀休息或摩擦前翅鳴叫時總是右翅在上，為瞭解這個原因，檢查536隻蟋蟀標本，統計出蟋蟀科右翅在上者約有85％，在蟋蟀科雄蟲中更是高達96％，證實極大比例為右翅在上。然而左翅在上是否曾出現在族群中？或行為過程中會出現調整的動作？綜合拋接實驗與調置實驗，發現蟋蟀會在拋接過程中會張開前翅等行為，每次掉落後有2.05 %機會變為左翅在上。調置實驗觀察到蟋蟀最快會在20秒內調回右翅在上，同時發現左翅在上時也可以摩擦前翅鳴叫，與右翅在上的聲音分析比較，結果發現呼喚聲在唧聲率以及脈衝特性的主頻率相對能量強度都存在顯著差異，而右翅在上與左翅在上的求偶聲更存在脈衝數分別為1、2個的明顯不同。性擇實驗結果顯示，雌蟲較偏好右翅在上的求偶聲，推測性擇很可能是問題的答案。

本研究以竹炭、木炭作為吸附劑，吸附水中的有色物質(染料、顏料)，發現竹炭的吸附效果比木炭來得優異、脫色效果來得明顯。並藉由等溫吸附理論來探討，進而了解吸附行為機制，並且探討粒徑與溫度對於吸附的影響。

長期以來高雄地區水質一直不佳，探究其原因與高屏溪沿岸高氮磷濃度廢水有關。在尋求解決之道的過程中，我們發現了一種在吸收氮磷方面有良好成效的植物－－培地茅。實驗結果顯示：培地茅具有在水、旱地生長的能力，即使處於惡劣的環境（200ppm 硝酸鉀溶液試驗）之下也具有良好的生長能力。其中在根部生長方面，尤為明顯（砂耕的根系更以平均一天 2.35 公分的速率在生長）。由於此項特性，使得培地茅在測定氮含量吸收成效的實驗上，有相當不錯的成果（吸收效率：88.7％）。於是我們更進一步地將得到的數據，作推廣與應用：在污染程度不同的地區，採用合適的種植方式，為水質淨化作嚴格的把關。

在高中教科書中，均介紹毛細管鉛直插入水中後水柱上升的高度公式為h=2γcosα/pgr。經實驗觀察，我們發現毛細管傾斜前後管內水柱高度會有改變，為了解水柱高度改變的原因，於是展開了研究。研究結果： 1.經與毛細管傾斜時的管內水柱總長作比較，發現水柱的增高與管壁潤濕程度有關。 2.傾斜時，因管壁正向力的支撐，可使管內水柱長增加，但水柱液面處表面張力的總拉抬力量沒有改變。 3.各出版社的教科書中，均指液體的表面張力為定值，因此我們原以為毛細管傾斜前後，因管壁潤濕使接觸角減小，而使毛細管傾斜回正後的水柱高度增加。但由我們的實驗結果分析，發現接觸角幾乎不變，因此改為考慮是表面張力或水的密度值的改變。 4.另外，我們有個意外收穫：在許多書籍、文獻或我們參考的歷屆科展研究報告中，大家均指將毛細管壁充分潤濕可使接觸角為0°，但由我們的實驗結果可發現，這是不可能的。

最初是對星球運動的好奇，隨後不服輸的心理一直驅使著我。三年來在這兩種心情交互支持下，逐項突破主要困難問題，並持續進行探討與研究。

在高一基礎理化實驗中，有一研究氧化還原的“銀鏡反應”實驗，但我們在實驗時卻總得不到理想的結果，所以我們想藉此深入探討，影響氧化還原的因素，並將其應用於金屬鏡的製作。

當豔陽高照時，走在柏油路面上，觀察遠方柏油路面上的人、車的景物，經常會因為空氣的折射，而晃動地十分厲害，就好像我們觀察火爐上方的影像一般。甚者，遠方的柏油路面偶爾會出現類似積水的現象，積水中甚至會出現人、車的倒影，但此時的柏油路面不僅沒有積水，更是熱得發燙。由於我們總是在炎熱的天氣中，看見柏油路面上的假積水現象及倒影，因此多數的人均認為，柏油路面上的假積水現象及倒影僅會出現於溫度高的白天。而主要的成因，是因為空氣層之間的溫差不同，使得遠處射向柏油路面的光，不斷地折射，在接近地面時發生全反射，而產生倒影。許多書本皆認為此現象和沙漠中幻影的成因相同，皆可稱為「海市蜃樓」。南一版的基礎物理課本寫道：「遠處物體所發出的光線，經過空氣層間的折射和底層的反射後，不是沿直線進入我們的眼睛，而是如圖中所示的曲線，使我們以為是從路面下的倒影所發出。」但我們觀察發現，地面與上層空氣的溫差，並非柏油路面上假積水現象及倒影出現的必要條件；反而和入射光的角度、路面的平坦程度及路面的性質有關。因此我們認為假積水現象及倒影主要的成因是「柏油路面的單向反射」而非「空氣的折射與全反射」。我們提出了粗糙面在入射光的入射角接近90度時，可發生單向反射的模型。在雲嘉區科展中，我們提出了兩個現象來說明假積水現象及倒影主要的成因是「柏油路面的單向反射」而非「空氣的折射與全反射」。一、在強風中（飛砂石亂走），假積水區及倒影仍存在。二、夜晚地面已和氣溫相同時，強光源亦可出現倒影等等。但評審老師認為，我們所持的僅是間接證據，況且，我們可能發現了柏油路面上產生倒影的另一個機制，但並不能駁斥在豔陽高照時，會因為折射和全反射造成倒影的可能性。我們在區賽後再接再厲，終以改變地面性質使積水現象消失，駁斥「因為折射和全反射造成柏油路面假積水現象和倒影」的傳統論述。揭穿了這個「國王的海市蜃樓」。

使用馬赫‧曾特爾干涉儀，它可以利用光波微小波長（可見光400 ~ 700奈米，1奈米 = 1nm = 10-9 m）的特性，來進行微小的長度變化的測量。在干涉圖形中每一個環或圈數的變化都是一個光波長λ，透過觀察圈束的變化ΔN，算出真正金屬所膨脹的厚度。最後，利用熱學中的長度增加量ΔL=L0×α×Δt，得到我們要的：金屬的熱膨脹係數α。

此研究以設計自動化發票對獎的系統（Award-checking System,簡稱ACS）為目標。架設網路攝影機拍攝發票上的數字，經由自製的二值化演算法、雜訊處理以及字元切割方法，將數字逐一取出，擷取影像中特徵向量，經過訓練完成的「支持向量機」模組判讀影像中的數字，進而對獎。其中為了達到自動化對獎的效果，以微控制器操控機械手臂翻取發票，與電腦端使用遠端程序呼叫的通訊協定，進行系統整合。 實驗後得知於此系統上，以顏色為依據的二值化方法之正確率為Otsu（最大類間方差法）演算法的2.88倍；且自製的光學數字字符識別（Optical Digital Character Recognition, 簡稱ODCR）較一般OCR(Optical Character Recognition)程式高出約18%的正確率。