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高中組

變頻磁場的研究

本實驗利用函數產生器、功率放大器及電源供應器,組成自製可變頻率交流電源,探討頻率 f 對螺線管磁場的影響,得知磁場倒數 1/B 與交流電源的頻率 f成線性關係。我們也提出 1/B 對 f 的正比係數的理論值2πn?/Vo,並獲得實驗數據的驗證。

金生金適─結合奈米金粒與DNA適體的金黃色葡萄球菌快速檢測系統

金黃色葡萄球菌是生活中常見的病原菌之一,因其抗藥性日益嚴重,是大家所熟知的超級細菌。 目前醫院對此菌的檢測方式,從培養到獲得結果大約需要兩天,對許多感染此菌的重症患者是無法接受的醫療時間延誤。 有鑑於此,本研究利用創新的適體、光電及奈米技術發展一個可以快速偵檢金黃色葡萄球菌的系統。 適體為具有與抗體同樣分子辨識功能的寡核酸。我們利用DNA 適體篩選技術,獲得能夠專一地辨識金黃色葡萄球菌的適體序列,進一步發展高敏感度細菌檢測系統,並測得靈敏度近個位數的金黃色葡萄球菌。本研究亦結合奈米金與共振光散射原理,以簡便的二極體雷射與偵測裝置,可快速判定檢測樣品中是否有金黃色葡萄球菌,大大縮短檢驗所需的時間。

振盪反應─顏色振盪

我們在“ 科學教育月刊”中(1),看到陳素貞教授介紹“化學魔術一振盪化學反應 ” ,引起我們對振盪反應的好奇與興趣。上述文章介紹一些非平衡系統中,某些物種在消失一段時間後會再生成,生成一段時間後會再消失,週而復始地做週期性的振盪。這些反應可以是顏色在時間上的振盪,或是化學波紋在空間上的振盪。這些魔術般的振盪反應與牛命現象如心跳、新陳代謝、生物鐘等有密切的關係,簡直太神奇了。我們於是更想進一步探討振盪反應─顏色振盪的反應機構。

神奇的水珠

長期以來,我經常在醫院裡看到點滴瓶中的點滴液落下時,有時會未立即溶入水中,而是一顆一顆的浮於液面之上。因為水分子間有很強的氫鍵,所以當兩個水珠靠近時,應該會合成一個大水珠,除非水珠的表面有灰塵,但是照理說,點滴瓶內應該是十分乾淨,沒有灰塵才是,那什麼才是使水珠可以和水面分離,不相容的原因呢?我們希望可以設計實驗來找尋使水珠浮起的力。由於力的種類不多,課本上說,所有的力只有強作用力、弱作用力、電磁力和重力四大類,很明顯的,使水珠浮起的力不會是強作用力、弱作用力和重力,因此,我們猜測使水珠浮起的力應該是靜電力,而靜電力的來源是因為水和管壁摩擦所造成。

都是駐波,為什麼差這麼多?

高中課本中關於駐波所教授的只限於繩波,而且只談兩種情況:兩端皆為固定端 頻率f=nv/2L 時會形成駐波;一端為固定端、一端為自由端時 頻率f=(2n-1)v/4L 時會形成駐波。但我們實際做實驗的結果,無論是直線駐波或是平面駐波,給予一強迫振動,則不管其頻率為何,均可找到節點或節線。另外在課本上亦提到同一介質各點張力相同,傳波速度亦相同,但我們在實驗室發現,弦線可滿足上列描述,但金屬板則否。當外加振源的頻率越大,板的波速亦越大,板的表面張力亦越大。

野柳岬奇岩成因的研究

地表的生成係歷經漫長的歲月,逐漸侵蝕、堆積而成的。其形成的歷程中,岩質、營力的不同以及環境因素的迴異或驟變,往往造成特殊的地形景觀。野柳岬位於基隆西北方約十五公里的地方,岬上海蝕地形十分發達,奇岩怪石,觸目皆是,面對此般大地的美景,穿梭玩賞之餘總是充滿著無限的感激與神妙的情懷,本研究活動的目的,係藉著簡單可行的科學方法探討野柳岬上奇岩怪石生成的原因,期望能寓教育於玩賞之中,進而藉此細微的成果,激起人們對於鄉土的認識及親切的情感”而能善加珍惜,開拓與利用。

有跡可循─C/2004 Q2 (Machholz)彗星軌道之研究

適巧Machholz 在去年8 月發現新彗星C/2004 Q2,而IAU 公佈其軌道根素,言明Q2 為拋物線軌道,永不回歸。本研究以14 次彗星觀測,以Find_Orb 程式計算Q2 軌道根數,並分析軌道變動性及可能原因,進一步驗證萬有引力並尋覓可能之擾動因素,同時進行了彗星運動模擬。結果顯示:Q2 軌道為橢圓而非拋物線。各根數中,a 變動稍大,其餘誤差小於2 %。軌道形狀雖有不同,但不改變與黃道相對位置。再者,Q2 近、遠日距為1.2、114AU,回歸週期438 年,表示它來自歐特雲,屬週期彗星。又因Q Q2 與地球軌道相距0.3AU,並不會造成流星雨。以星曆表做靈敏度測試,顯示本研究相當準確。在三點軌道計算,若時間取樣適當,根數並無明顯誤差。因Q2 到訪不久,引力攝動不明顯;由Q2 亮度對時間作圖可知Q2 亮度屬規則變化,故Q2 受非引力影響極微,後續應著重引力攝動項。將來Q2 軌道會如何呢?有待後續追蹤。

溫室效應現形記──宜蘭長期氣溫之分析

隨著工業進展的腳步愈來愈快,人類的生存環境也產生了或多或少的變化,溫室效應即為其中的要項,它的嚴重性已引起了各界的關注,而最近在宜蘭地區也常可聽到老一輩的人說:「現在的冬天和我們小的時候實在差太多了,那時候才真是冷啊!不像現在 … … 」之類的話,我們不禁納悶,宜蘭地區的氣溫是否真的升高了呢?或有無其他的異常現象出現呢?於是,我們開始對蘭陽地區長期的氣溫變化作了以下的研究,也藉此對自己所生長的環境多一分瞭解與認識。

一波多折

當一顆球在撞球桌上晶無數次與桌邊碰撞,則入射角之間有啥變化呢?如果撞球桌不是長方形而且是正n 邊形時?球的出發點是否跟角度之間有關係呢?讓我們一起來探討這個問題吧!且當正n 邊形時,球由任一邊的中點出發且能碰擊其他各邊θ 的取值範圍,若不是由中點出發而是由任一點出發,那又是什麼情形呢?如果是任意凸n 邊形又有什麼情形?

碰撞、能量與形變的探討

根據虎克定律,在彈性限度內,彈簧伸長量與其受力成正比,但彈簧並非完全理想,而受力超過彈限度,則彈簧會有無法恢復的永久形變產生,於是引起了我們的興趣。如果情況是兩物碰撞,其結果又將如何呢?於是便想設計一實驗來採討其奧秘。