物理與天文學

橄欖油含有葉綠素a，葉綠素b，和胡蘿蔔素等高熱吸收率的物質；高斯光束照射橄欖油時，橄欖油吸收的熱量，使橄欖油產生溫度梯度和折射率梯度，並產生熱透鏡(Thermal lens)和自調相(Self-phase modulation)現象。 以雷射光照射盛橄欖油水平置放的方型盒時，中央軸的照度最大，橄欖油的溫度最高，折射率和密度最小。由於對流作用的影響，使得光束照射到的橄欖油的上半部折射率梯度小於下半部；光束通過橄欖油後，在屏幕上出現的繞射圖樣呈現上半部的亮帶半徑小於下半部。 將橄欖油改置圓柱筒中，雷射光由上向下照射，可以消除熱對流現象。用不同功率的雷射，照射不同液柱高度，和不同熱吸收率的橄欖油；探討功率、液柱高度、和熱吸收率對:繞射亮帶最大半徑、繞射亮帶半徑隨時間的變化、和亮帶數目的影響。

本研究探討磁性顆粒在變化磁場中的運動。燒杯內置入水和氧化鐵粉，構成磁性膠體系統，將燒杯放在磁攪拌器檯面上運轉，發現奇特的水流方向，有時順時針方向運轉，有時則逆時針。此現象是否與氧化鐵粉分布在水面或底部有關？底部的氧化鐵粉出現特別的反向運動，原因為何？深入研究磁性顆粒的運動，分析磁場變化、表面摩擦力對其影響，以及顆粒反向運動時，推動物體的力學分析，並自製磁鐵轉盤分析磁場分布對氧化鐵粉顆粒的影響。

現研究認為雙小行星的形成原因為小行星受YORP效應(Yarkovsky–O'Keefe–Radzievskii–Paddack effect) 使自轉加速至裂解自轉週期後形成。此研究回推母小行星裂解自轉週期，推論雙小行星是否由YORP效應形成。結果呈現實際裂解自轉週期集中於1.4 – 2.4小時，較理想裂解自轉週期短。軌道半長軸0.5 – 3.5 AU，由YORP效應形成的雙小行星約佔總體73%，2.8 AU後無YORP效應產生的雙小行星。計算YORP效應產生的雙小行星佔總體比例分佈，呈現以1.8 AU為轉折點，轉折點前YORP比例接近，轉折點後比例隨與日距離增加持續下降。透過模擬YORP比例在長時間中的演化，呈現約107 年後YORP比例分佈出現轉折點，演化時間越久轉折點與日距離增加，透過轉折點可推論小行星受演化的時長，但現行模型仍無法考量雙小行星形成過程與演化造成的多重因素，此些效應會使演化時間加長。非YORP效應產生的雙小行星在科克伍德空隙前方增加，推測受木星軌道共振使碰撞機率增加產生雙小行星。

Given the high sensitivity of electronic instruments, electromagnetic field intensity measuring is now becoming an essential part of the industry. Current electric field intensity meters are unfit for individual use and focus mainly on electromagnetic radiation rather than the field itself. In ionic propulsion, the propulsion force is proportional to electric field intensity but the use of this property on measurement remains largely unexplored. Here, our team investigates ionic propulsion in electric fields generated by electro-static methods and then systematically varies the point of measurement inside the field, thereby altering the intensity of the field without focusing on electromagnetic radiation. By combining the Van de graaff generator with an adjustable ionic thrust propeller, we find that the propeller speed which is proportional to the electric field is directly determined by the electric field intensity. Furthermore, we applied stroboscopy to the system to measure RPM, and have achieved the direct interaction between field intensity and RPM, which could be a new meter for field intensity measurement.

液體無固定形狀且往下流。我們偶然得知液滴能在移動表面上維持球型並懸浮數分鐘[1]，故設計實驗探討物理機制。設計出能高速旋轉且維持穩定的滾筒，是首要克服的關鍵；而為了解液滴轉動行為，我們學會操作粒子圖像測速法。此研究控制參數包括滾筒轉速、液滴半徑及種類，除了指出過去文獻未討論的重要細節，並嘗試建立解釋此運動行為的物理模型及推導方程式，得到簡單的解析解和物理圖像。 實驗上，相較在靜止液面只懸浮0.27秒，矽油滴在穩定移動表面可懸浮數分鐘，此可用文獻[2, 3]中的「空氣墊現象」解釋。移動表面上穩定懸浮的液滴，傾斜角θ與滾筒切線速度v及液滴半徑r的-2次方呈正比，實驗數據與我們的預測皆相符。液體種類影響懸浮的最低轉速，液滴受的交互作用力也因液體種類而異。未來將分析液滴晃動程度、可保持懸浮的速度區間與液滴半徑之關係。

本研究主要研究冰棒棍骨牌在崩解時波峰的軌跡，並且逐步分析物理原理。首先，討論冰棒棍的基本性質，接著拍攝崩解時的影片，並分析產生眼鏡蛇波的原理，過程中發現了不同的排列順序會分別產生眼鏡蛇波或Ｃ波，以及當以眼鏡蛇波結尾時，波峰都會有一個旋轉的現象我們使用了Tracker程式來追蹤冰棒棍骨牌崩解時的波峰軌跡，且發現大部分冰棒棍軌跡都呈現相同的函數關係，並建立模型來研究其性質。 本研究已有初步的結果，我們計算出了冰棒棍的楊氏係數，並且做出了冰棒棍波形的擬合。另外也從不同觀察角度觀察出冰棒棍的運動情形，分析出單一冰棒棍的整體受力與運動情形。根據單一冰棒棍的轉動狀況，觀察出類似於進動現象，並對此深入討論。 未來我們希望能夠結合楊氏係數、冰棒棍波形疊合以及冰棒棍受力情形來建立專屬於冰棒棍波的物理模型，並研究其轉動互換模式。將其利用在工程學上。

高性能電極對於析氫反應(hydrogen evolution reaction，HER)在未來能源需求中極為重要。高效析氫取決於電極特性可否催化HER，降低電解反應的過電壓。文獻記載石墨烯適合做為電極表面的HER催化劑，利用薄層微量雙金屬的製程技術，可從電極背面析出奈米銀並摻雜到電極表面石墨烯，形成銀摻雜石墨烯(Graphene/Ag-doped)異質結構，增強電極表面石墨烯鍍層的電導。本研究優化此技術，將銀奈米結構沉積在石墨烯的缺陷及晶界邊緣，透過鍍銀技術與實驗參數（化學氣相沉積法的加熱溫度、時長和通氣量），製造出嶄新的Graphene/Ag-doped異質結構材料，增強了電極電導及快速傳輸電子連接的電極表面活性點，大大提高HER的效率。量測結果證明Graphene/Ag-doped異質結構較單層石墨烯具有超過10倍的導電度，電流密度增加20倍，塔弗斜率(Tafel slope)減少50%；與文獻中使用單層石墨烯/奈米碳管異質(rGO-MWCNT)之最佳材料相比[4]，本研究之Graphene/Ag-doped異質結構的Tafel slope為80 eV/dec，在析氫反應之消耗能量已大幅降低到幾乎減半。本研究成功製造出高導電、低過電壓，及高效率析氫的電極材料，為未來綠色能源開闢了途徑。

藉由鋼球撞擊繃緊於塑膠杯口之彈力膜作為發聲裝置，並利用音訊分析軟體進行錄音、分析，探討發聲的成因與相關參數對聲音的影響。實驗結果顯示聲音隨時間而演化，我們利用並聯彈簧機械模型解釋單膜與腔體間的交互關係，聲音取決於振動體間交互作用的強弱，頻率與膜張力成正相關、和杯子容積成負相關。此外，我們延伸探討兩端開管皆套膜的影響，研究結果顯示此實驗上膜與純膜頻率相近，符合兩質量三彈簧的振動模型，且一邊膜頻率>純膜=上膜頻率，綜合各個實驗變因可知彈簧振動模型之有效性。

此研究想探討影響掌聲大小的原因有哪些？進而思考掌聲的發音機制與物理原理。 我們透過壓克力板貼合矽膠片以模擬人的手掌、再以強力衣夾作為力量的來源並量化控制，依序探討拍手方式、拍手面積、擊掌力道、手掌間的空隙等因素對掌聲大小的影響，最後發現拍手的產生的聲音是源自於手掌間的空氣被快速壓縮、釋放而產生，而且有類似線狀排列音源的效果，因此聽到的掌聲大小和與手掌的相對位置有關聯、拍手面積和掌聲的聲音強度成正比、擊掌力道和掌聲大小的關聯則是源自於擊掌速度而非力量－在相同擊掌距離下，聲音強度要變為2倍(也就是增加3dB的音量)，力量需增為4倍；最後手掌間空隙造成掌聲大小的差異，是源於空隙的被壓縮程度而非空洞大小。

本研究從日本Subaru天文台 Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program （HSC-SSP）及Hyper Suprime-Cam Legacy Archive （HSCLA）計畫網站下載公開的可見光觀測影像，撰寫程式進行彗星軌跡擬合（trail fitting）與孔徑測光（aperture photometry），分析已知彗星在遠日軌道時的光度並初步測量其彗核大小，進行後續討論。