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物理與天文學

溶液深淺長短跑—創新方法精密測量折射率與液體濃度的關係

我們利用一般裝潢使用測量距離的雷射測距儀,配合理論推導,自行設計實驗方法與步驟,成功地精確測量各種水溶液在室溫下的折射率。透過我們的實驗方法與高中光學插針法測量液體折射率的實驗比較,測量誤差比插針法得到的實驗結果小一個數量級。我們還利用此實驗方法精確測量不同濃度的各種水溶液之折射率,探討折射率與濃度之間的線性關係。我們更進一步測量雙溶質水溶液與不互溶的兩液體,發現其折射率皆具有線性疊加的關係。

探討高速轉盤風切聲的性質與原理

若使氣流流經轉動的有孔圓盤,將出乎意料產生明顯的聲音。一開始我們假設聲音之來源僅為氣流被圓盤切成一段段的疏密波,並以此基礎進行後續研究。但儘管已使用吸音棉等設備,且對錄下來的聲音傅立葉分析後,卻發現現象並非想像中的簡單。這當中仍有許多無法解釋的現象值得深入探討:包含基頻之相對振幅對比泛音顯得極小、還出現了馬達與氣閥以外的噪音等等。故隨後我們滾動式修正研究方法並尋找更多理論解釋和支持,譬如運用物理引擎 COMSOL 模擬、查詢各方面文獻及理論。 歷經此探究過程,我們最後觀察到顯著的一組諧波,其基頻等為洞數乘以轉動頻率,且第 n 個振幅隨著 n 增加逐漸遞減。我們基於《Siren Harmonics and a Pure Tone Siren 》 (E. A. Milne, R. H. Fowler, 1921)中提到的的諧波模型,加上利用 COMSOL 進行模擬,最後對所觀測的諧音序列提供定性定量解釋,以及證實其他的噪音乃風切現象所貢獻。