全國中小學科展

高中組

網開一面---水光焦織的探討

主題一:由平行光入射拋物面鏡及球面鏡的實驗探討其聚焦的效果,並發現球面鏡的聚焦效果較差,有焦散成「3」形狀的特殊圖紋,其尖嘴部分往兩側折疊延伸。接著由此進一步探討光源打在中空圓柱中,經由圓柱內側面反射形成的焦散曲線,並利用黑紙遮蔽圓柱體內不同位置以了解焦散曲線的形成。再加以改變光源的位置、角度以及種類來探討二維的焦散曲線圖形。 主題二:深入焦散現象進而研究以雷射光入射水珠,探討其投射焦散的圖紋有規律性,經由立水珠的良好控制,研究外凸弧面及內凹弧面曲線,並由實驗圖片統整歸納出基本圖形,再以其為基礎分析複雜的實驗圖片。

太陽黑子的研究─繼續研究的成果

本社學長上學年度提出太陽黑子的研究,參加全國第二十五屆科學展覽,榮獲高中學生組第一名,並獲得為參加世界第三十七屆科技展覽候補作品,經評審教授級學校老師指導繼續研究觀測,今年再度提出繼續研究成果,請行家指教。

電腦處理函數圖形及其研究

在上數學課時,常常被一些複雜的函數圖形與圓錐曲線的處理搞得暈頭轉向。因此我們便想到利用電腦來處理這些函數圖形,以節省一些浪費的時間,並增加了解。

蔬菜也能喝[益菌多]!

為找出有益蔬菜生長之微生物,分別於白菜、空心菜、韭菜、莧菜與玉米的植株中,挑選出生長情形良好者,取其根部土壤作稀釋分離,分別培養於培養基中,待菌落生成,將各類細菌依劃線法純化分離至其適合之培養基。且為知何種細菌對病害具有較佳的防治效果,進行多次拮抗實驗,觀察細菌是否對病原菌形成抑菌帶,透過觀測數日並紀錄兩者間的距離,篩選出抑制效果最佳的一種細菌。最後,為知此菌種使否能有效分解有機質,進一步將其加入廚餘堆肥中發酵數星期,並經由白菜、甘藍菜、波斯萵苣、山茼蒿、莧菜的盆栽比較試驗,觀察此菌種是否能有效地:1.分解廚餘資源2.促進蔬菜生長。

新式光觸媒奈米磁鐵(TiO2 @ Fe3O4) 分解玫瑰紅染料之研究

本研究主要以環保氫氧自由基分解有機染料玫瑰紅,首先探討Fenton法、Photo-Fenton法對玫瑰紅的分解效果,發現於30℃、pH=3時具有優勢4。而後以Photo-Fenton法結合幾丁聚醣泡綿,使玫瑰紅消除率達95.73%,大幅提升Fe2+對玫瑰紅的分解效果。並將奈米光觸媒TiO2及奈米磁鐵TiO2@Fe3O4在各種變因下不同的實驗結果進行比較及理論推演。發現奈米磁鐵TiO2@Fe3O4於20分鐘時消除率為99.97%最佳,且於可見光下有良好活性及材料本身易回收之優點。 進一步運用分光光度儀檢測原理,以一個便宜的光敏電阻檢測裝置,結合奈米磁鐵TiO2@Fe3O4,研發出具「高效率、低成本、環保簡易、即時檢測」的一套自製光觸媒循環暨檢測系統。對於1x10-4M之玫瑰紅循環1小時後,消除率為99.95%。

鬥豔爭輝-氧化薄膜干涉之探討

本實驗是在探討針尖加熱後週期性顏色出現之現象。將針置於不同氣體中加熱,得知此現象為金屬氧化後之氧化薄膜所造成。並利用自製傾角微調裝置改變光的入射角以觀察顏色位移,證實此現象與干涉現象有關。由自製干涉儀測出的干涉條紋間距來換算薄膜厚度變化,探討顏色週期性出現之原因。由實驗得知,膜厚的變化造成特定顏色建設性干涉,導致週期性顏色出現之現象。但膜厚在一定範圍內,才會有週期性顏色出現。最後,還有測量溫度與顏色出現的關係,得知溫度與顏色出現有一規律性。而藉由均勻加熱的方式,可將單一顏色均勻地呈現在一樣本上。

當我們撞在一起-液體碰撞

我們利用不同速率液滴撞擊液面,發現液柱彈起的力量來源可能為液體的壓力或表面張力;並且測量液滴進入液面下的深度和彈起的水柱高度,由實驗結果發現入射速率越快,其能量損耗百分比越小。另外我們做了固體間碰撞實驗來與液體間碰撞做比較,發現其能量損失百分比比液體間碰撞來的小。

凸多邊形周長的分割與包絡

首先探討如何用尺規作圖將過三角形周長上的任一點之周長平分線畫出,並將作圖方法套用在幾何軟體上,進而利用幾何軟體「顯示軌跡」的功能觀察其包絡線。藉由觀察猜想某些性質,接著利用嚴謹的數學方法加以證明。再將三角形平分周長線的研究結果延伸至凸多邊形周長平分線的探討。最後延伸至凸多邊形以1:k的比例分割周長線,並且找出直接利用幾何軟體會出包絡線的方法。

烏龍茶湯抗氧化、抗齲齒菌與抗輻射能力

在國內是極為常見的飲品,種類不勝枚舉,過去許多研究報告亦指出茶對人體的健康有多種益處。本研究欲將凍頂烏龍之茶葉做熱泡原葉、熱泡粉碎、冷泡原葉、冷泡粉碎四種不同處理以探討不同沖泡方式對其沖泡出來之茶湯的影響。實驗結果證實:在熱泡及粉碎茶葉的條件下,茶湯溶出的物質較多,進而影響茶湯的諸多物理及化學性質;其中熱泡茶能有效的清除DPPH自由基,具有比冷泡茶更好的抗氧化能力,且能抑制齲齒菌的生長,證明其對健康確實有益;以四種茶湯澆灌受到輻射處理的綠豆可修復輻射傷害,但冷泡原葉茶持續的較短,而使用冷泡茶浸種綠豆可有效預防輻射傷害;但在正常無輻射的條件下,四種烏龍茶湯皆會抑制綠豆的生長,因此不宜用來澆灌植物。

不晃-會撞到地上-3D 模擬波動現象

波與波間干涉時,有相消性干涉與相長性干涉,當其為相長性干涉,就會將振幅加大,在高中物理教科書中學習到波的現象-波的傳播、波動函數、干涉、駐波等,但僅止於 1-dim 及 2-dim 之討論,且討論單純橫波及縱波現象,在此以一彈簧連接成一立方體模型來討論不同方式振動在 3-dim 空間中之波動現象,並以此延伸探討地震及海嘯諸多問題及研究。