佳作

在能源日漸耗竭的今日，開發環保新能源是重要的課題。本研究中使用的藻類電池，係藉著藻類照光會行光合作用而發電。藻類可以吸收空氣中的二氧化碳，因此更符合「節能減碳」的概念，藻類電池又被稱為「活的太陽能電池」。從研究結果發現製作藻類電池時，以藍綠藻與小球藻的組合為最佳，其中藍綠藻擔任負極，而小球藻擔任正極。藻類電池在光照強的環境，有較佳的發電效率，而且添加營養劑在藻類電池中，不僅可以提高發電率並可以延長藻類的生命。在不同色光的照射中，藍光與紅光對於刺激藻類電池發電效率最佳；綠光則是最差。藻類電池也可以進行串聯，藉此提高電壓與電功率。我們期待藻類電池在未來可以成為一種新的能源。

本研究報告探討斯文豪氏攀木蜥蜴的外表構造及其行為，進行實驗了解其特性，再加以統整。在研究中發現攀蜥的領域性由食物的豐沛度決定；在低溫（10℃）中會蟄伏不動；喜歡且優先選擇的食物是長度2 ㎝左右的昆蟲；在突發狀況下的體色變化是由情緒決定，並非環境的顏色影響；攀蜥的奔跑速度會因受飼養影響而明顯減慢；攀蜥喜歡藏匿在茂盛的植披中。同時探討攀蜥的生存階級，天敵與外來種之間的關係，但本研究仍然以觀察攀蜥的生態行為和外部構造為主。

冰塊應該是無色透明的，但我們日常生活中所看到的冰塊大部份中間都有一團白色物質或看起來霧霧的，我們想藉由實驗和觀察，探索冰塊中間白色部份的成因，進而探討利用家裏的簡單器具製作透明冰的可行性。在實驗過程中我們發現，溶解於水中的礦物質、雜質與空氣，會影嚮水凝固成冰後的透明度，水中的礦物質與空氣愈多，所凝固成的冰塊透明度愈差。在製作透明冰時，我們發現水中的空氣是影響冰塊透明度的因素中最難控制的一項，由於水的密度在４℃時最大，所以冰塊在凝固時會從上緣開始凝固，這樣很容易造成空氣被困在水中，等最後大部份的水都凝固後，空氣就被擠壓在冰塊的中間造成白色的部份，想要製作出透明冰，就必頇突破這方面的限制。

從 8? ×? 6? 格棋盤的一子棋遊戲開始引起我們的研究興趣，進而得出一子棋是一個不公平的遊戲，而且先下者較佔優勢，但我們也解出了所有 M? ×? N 格一子棋棋盤後下者必勝的座標數列；在研究的過程中我們藉由將一子棋變形成蜂窩型棋盤時，察覺到其路徑數個數將呈費氏數增加。而一子棋遊戲規則像中國古老遊戲 ”拈 ”，所以我們發明出拈子棋，因破除了棋子走法的方位限制，也找出了後下者必勝數列而非座標數列。我們仍不滿足這樣的結果，我們知道棋手所下步數的限制會影響後下者必勝數列的生成，所以經過一連串的嘗試，我們最後把倍數的想法融入了一子棋的遊戲規則中，發明了(M，N)型棋，也找到了令人讚嘆美麗且規律生成的後下者必勝數列－泛費氏數列。

本實驗主要研究如何提升染料敏化太陽能電池的電壓與電流。我們研究的項目有：改變染料種類、測試不同濃度的電解液、改變升溫速率、改變浸泡染料的時間。我們使用的染料主要以雜環為主，染料有茄子(主要含花青素)、薑黃素與葉綠素，去比較各種染料在上敘條件下，如何達到最高的發電效率？實驗發現染料為茄子時(1)低溫浸泡時24hr間最佳電壓0.59V、電流15uA；(2)電解液I2濃度以0.00025M電壓最穩定；(3)升溫速率以5℃/min最佳電壓0.547V、電流24uA。而為了加快TiO2薄膜的製程，以CVD化學氣相沉積製做TiO2薄膜，進而研究提升電壓的最佳方法，並觀察能否延長電壓在一個較大的數值或延緩電壓下降的速率，以延長電池的壽命。

本研究是利用「熱聲效應」來探討聲波冷卻的原理，並製作一個簡單的聲波冷卻裝置，而此裝置分別由揚聲器、共振管、片堆及熱交換器等四個主要部分所構成，並利用聲音編輯軟體讓揚聲器產生所需的頻率之聲波，讓共振管內產生共振駐波使工作氣體能作壓縮及膨脹，並且在片堆內能將聲能轉換成熱能以達到降溫的效果。本研究針對不同的聲波頻率、片堆間隙及熱交換器高度來探討聲波冷卻的效率。研究後發現下列幾點：一、聲波頻率愈高並不能提升冷卻的效率根據聲波冷卻的原理發現工作氣體在進行熱交換循環時有一定的週期時間，當聲波的頻率愈高則工作氣體進行熱交換的週期時間愈短，反而無法有效的進行熱交換使得冷卻的效果降低。二、片堆的間隙大小與共振管內的工作氣體性質及聲波頻率有關本研究的片堆間隙是以 357 Hz 的聲波頻率計算而得，並根據聲波冷卻的原理將片堆的間隙的大小設計成接近四倍的熱滲透深度。經實驗的結果發現在 357 Hz 的頻率下，片堆間隙愈接近四倍的熱滲透深度時所得之冷卻效果愈佳。三、熱交換銅片的高度愈高其冷卻效果愈好本研究在加裝熱交換器的實驗結果發現，於相同的片堆間隙及聲波頻率的條件下，高度較高的熱交換器之冷卻效果確實會比高度較低者佳。

本次的研究主題是由井字棋延伸而成的桌遊3×3奇雞連連及4×4「棋」蹟連連。我們想要在不同格數棋盤以及不同類型棋子種類的情況下，分析其遊戲邏輯。我們的研究方式是將棋子依照規律，先手放在棋盤上的各種位置，再接著依照當下最好的選擇出棋，我們分析了井字棋、3×3奇「雞」連連及4×4「棋」蹟連連的各種遊戲局面，以及三種遊戲中不同種棋型的比較，並且找出格數與和局關聯的公式。

課堂上介紹到彩虹形成的原理是透過水珠的色散、折射與反射，而我們平時可以看到的虹和霓分別是反射一次與兩次所造成，本研究便欲探討更高階的彩虹。我們開發出電腦模擬程式，由「光線追蹤法」繪出一到十階的彩虹，研究光在水珠內反射次數、光的入射角與總偏向角之關係，發現反射次數越多，入射角要越大才會產生總偏向角的最小極限。此外我們也計算出每一條光線在各階彩虹中的能量，以及各階射出光當中每單位角度的光線數目與每單位角度的能量，結果發現能量最大、光線數目最多及總偏向角最小這三者的方向相同。並由以上數據的分析，成功設計出能呈現第三道彩虹的實驗。推廣研究：電腦模擬圖形中高階彩虹內部反射線所形成的包絡線。

問題與想法：邊長1的正三角鏡ABC中，光由原點B射到CA上一點P(圖一)，再依反射定律繼續反射下去，我們想探討：是否能回到原點B？而若回到原點B，所走路徑及反射次數可找到通式？考慮圖二探討此問題。圖二中的每一頂點都對應△ABC中每一頂點。主要結論：我們算出每一反射點在圖二中的座標得以下結論： (1)CP為有理數時，CP=b/a,(a,b)=1,a,b∈N，導出第一個相交頂點在展開圖的座標為(a-b,b)。再利用展開圖中，同名點構成的直線特徵(如圖三)得：由B射出光時，會返回原點B。並知反射後回到B所需的次數與路徑可由a、b決定，公式如下：若a+b≡0(mod3)，次數為2(a-1)次，路徑為B→B 若a+b≡1(mod3)，次數為6(a-1)次，路徑為B→C→A→B 若a+b≡2(mod3)，次數為6(a-1)次，路徑為B→A→C→B (2)當CP為無理數時，我們得到由B射出的光線不會返回B。且所有無窮多的反射點，在邊上的分布具有稠密性。

我們利用活性炭加入黑糖溶液，搭配不同的操縱的變因(包括活性炭的顆粒大小、質量、溶液的濃度、溶液的攪拌次數、溶液的溫度)來研究。引以自豪的是我們設計了自製組合光學光度計，用強光照射試管內脫色後的黑糖溶液，藉此測出它們的透光度數據。根據這些數據，分析活性炭脫色後的結果，並將結果以圖表來呈現。結果當取質量相同的活性炭，發現顆粒大的脫色效果比顆粒小的差；使用相同顆粒大小的活性炭時，質量愈大的活性炭脫色的效果比質量小的好；在不同濃度的黑糖溶液中加以相同比例活性炭對脫色影響的實驗中，黑糖的濃度愈大，脫色效果愈差，反之則越好；溶液的溫度愈高，活性炭脫色效果也愈好。此外，令人驚訝的是，攪拌次數愈多，活性炭脫色效果反而比攪拌次數少的還要差；經再分析才知是因劇烈攪拌後使活性炭碎裂成更小的顆粒，通過濾紙的孔隙而影響實驗的結果。