物理科

一、研究動機與目的：彩虹是因為陽光通過水滴後產生色散的結果。但書上都說，彩虹的紅光與太陽光的張角是42°，而紫光的張角40°，為什麼偏偏是這樣的角度呢？一定是這樣嗎？基於這樣的疑問下，於是我著手開始研究彩虹。二、研究過程：1.以塑膠圓筒裝水模擬水珠，觀察它對入射光的偏折程度。2.由折射定律、反射定律推導水珠中光的路徑及射出光的偏向角。3.測量光線經界面反射時的反射率、透射率。4.推導光線由不同路徑進入水珠，射出光線的照度變化。5.綜合幾何因素、反射率因素，以Excel 軟體統計「照度相對於光的反射張角」的關係函數。三、研究結果與結論：1.均勻照射在水珠上的平行光線，不會以單一方向反射。2.由於水珠的球形的幾何因素，照射在水珠邊緣部份的光線會有會聚作用，反射後集中在特定角度，如二折射一反射回來時，聚集在42.5°，也是最大的張角。如二折射二反射回來時，聚集在50°，也是最小的張角。3.光線以不同的角度射入水面、射出水面時，反射率與透射率都不同；以此經驗式計算射入水珠中的光線反射在各種角度光的照度，經二次折射一次反射的最大照度集中在張角42.5°處，經二次折射二次反射的最大照度集中在張角50°處。4.由以上兩個因素可知，兩個方位的反射光比起其他方位，光線照度大得很多，因此只在這兩個方位可以看到彩虹了。5.張角42°～50°間，除了水珠表面直接反射外，似乎水珠並未返回任何的光線，因此判斷這個方位應該是個亮度很小的『黑』區。

我們的實驗目的主要是探討影響橡皮筋動力螺旋槳船在水面航行距離的因素為何？瞭解其相同船身、相同重量且動力相同時改變螺旋槳的位置、船身重心、不同樣式與大小的螺旋槳、船型樣式的各種變化來瞭解影響橡皮筋動力船的行進距離等因素，並針對改變螺旋槳吃水深度的不同、船身的形狀對行進距離影響進行實驗與探討，來驗證我們的想法，藉此充份掌控一些符合節能的動力船艇技巧，並加以利用與了解。

本文藉由研究LED的光學性質：發光光譜、吸收光譜、吸收光的電流電壓曲線；並測量由LED吸收可見光時的內部等效電阻，藉以評估LED作為太陽能電池的實用性。研究結果顯示LED在太陽能電池等效電路模型中的相關參數(填充因子，串聯電阻，分路電阻)，均能有效地將光能轉換成電能。接著利用下列方法：①加裝Fresnel透鏡聚光、②設計LED陣列的電路、③設計電能輸出入的轉換電路等方法，製作出利用LED在白天將光能轉成電能，在晚上將電能轉換成光能，而不需要另外輸入電能的self-powered LED lamp。

Y擺是迷人的科學之旅！來自百貨公司"動能沙擺"的啟發，奇異的圖形深深打動我們的好奇心！它沒辦法用一般的單擺週期來觀察，當它擺出複雜的圖形時，讓很多人都感到不知道如何研究。剛開始進行實驗很迷惑，但是我們仍不怕辛勞，不斷探索其中的奧秘。提出ABH1H2標示法、定義T、Tx、Ty三項測量值，研究在不同象限、擺幅、角度、AB、H1與H2長度變化、擺繩材質、抖動的影響；與傳統的頻率估算法m：n及Java程式比對，得到Ty/Tx取代m：n的新方法，促使我們積極地去探究箇中所藴含的物理奧妙！提出新方法以初始條件－長度(L、l )估算擺圖變化，導出Y擺方程式與重力加速度g，實驗g值與理論g值相比，誤差可在3%以內！最後，請您DIY感受它的美！Trust me,You can make it.

現在地球面臨到資源不足、溫室效應等環境問題，太陽能的利用顯得越來越重要！如果能利用天然的綠色能源，反覆地加以利用，相信地球上資源的消耗速度會有更大幅度地降低。我們希望將無限的綠色能源經由轉換後，儲存下來繼續使用，不但可以節省石化燃料，也可以將地球上的廢電池數量降低。在此次的研究中，我們依據台北的環境選擇太陽能及風力這兩種台灣本島較容易取得的綠色能源，做為我們綠色充電器的能量來源，並進而自製簡易的充電器。

我們的研究在探討噪音對生物的影響。由於學校位於「水滴機場」飛機航到正下方，飛機噪音干擾我們學習的環境。今年三月「水滴機場」遷走了，我們依據飛機停飛前、後設計三個階段的實驗，分別探討：（一）不同享度的飛機噪音對老鼠生長的影響。（二）飛機停飛前、後對老鼠生長的影響。（三）在相同響度下，不同音色的聲音對老鼠生長的影響。我們的研究法是「定量」、「定性」並重，經過文獻探討、實驗設計和資料處理，我們得到以下結論：（一）飛機噪音對確實會影響動物的身體健康。（二）水滴機場的遷移對我們的學校具有重大意義。（三）噪音的響度和音色都是影響環境生活品質的因素。（四）研究中應遵循「實驗動物」的倫理規範。

許多人都看過園遊會上的乾冰汽水，將乾冰投入汽水中會產生大量的白煙，投入水中也可以看到相同的情形，對於此一現象，科學的解釋是乾冰昇華吸熱，促使水蒸氣凝結產生白煙，然而在本研究的實驗中發現並非如此，本研究以實驗的觀察對科學家的解釋提出反駁，並提出充足的證據以供佐證。

(一)物理學上探討簡諧運動時，最常見的問題是質量m的物體繫於一端固定的彈簧的另一端，物體受F=-kx的恢復力作用時，簡諧運動週期是多少？高中學生第一個想到的答案是T=2π√m(1)/k。大一所唸的 Hal-lidy 著之 Physics (1964 年版) (2) 316 頁第30題作業：“質量 m8的彈簧掛上質量 m 的物體時簡諧運動之週期T=2π√m+m8/3/k試證之"。本題作業於1974年版(3)已刪除，全國第廿二屆科展曾有證明本公式 的作品參展(4)。(二)作者於全國第十八屆科展參展 作品中(5)一條用來測表面張力的自製彈簧，力常數相當小，水平放置時有一條用來測表面張力的 13.5公分，鉛直吊起，由於本身重量作用，長度達32.45公分，用它測振動週期時，可振動 100 次仍未停止（阻尼 Damping 甚小），當不掛任何物體時測得的週期不但 T=2π√m/k無法解釋，且和 T = 2π√m+m8/3/k 所求得的結果亦相去甚遠，引起作者進一步研究的興趣。

本實驗在家裡的冰箱冷凍庫進行，以電子式溫度計紀錄水過冷的現象及結冰瞬間放熱使溫度竄升的現象。研究的第一階段在尋找影響過冷效果的變因。第二階段挑戰最低溫。第三階段在尋找觸發結冰的方法，希望能提供人造雨更環保有效的方法，同時也希望研究結果能作為國中理化的參考資料。過冷現象並不穩定，我們在各種因素中摸索，以很多的數據來作為統計上的比較，在掌握到接觸面性質、水質、水量及形狀等重要因素之後，我們測得過冷水的溫度一次一次地創新低，曾經測到-20.3℃的水，成功率也提升到 90%以上。探討觸發結冰的方法中，原本期望能「喊水結凍」但是失敗了，但在電火花及化學藥品的觸發方面我們卻有非常重大發現。

?音器是一般電吉他重要的?件，它?用弦在其上方振動，而產生微?的信號給?叭，產生電吉他獨特的聲音。首先，我們製作簡?的單弦?器?模擬電吉他，接著著手研究把有可能影響電吉他發出信號頻?（音調）、振幅（音?）的變因一一找出各變因中對電吉他最有?的?態，做一把單弦簡?電吉他。