台北县94学年度国民中小学科学展览会作品说明书.pdfVIP

臺北縣 94 學年度國民中小學科學展覽會作品說明書 “光”怪陸離 －光的折射應用篇 類別 ：物理類 科別 ：理化科 組別 ：國中組 關鍵字 ：折射率 、密度 、溫度 摘要 運用光的折射與反射原理 ，將光學應用在計算機上的研究方興未艾 ；憑藉自然課本所介 紹的基本常識 ，讓我們想進一步探究光的運用之可能方向 。 課本上說 ，溶液的折射率與光在溶液中的速度有關 ，折射角愈大表示光的行進速率愈 慢 ，如果在溶劑中加入溶質後 ，折射角會變成什麼樣子 ？我們相當好奇 。 從不同酒精濃度的折射實驗觀察到 ：濃度愈高折射偏折距離愈大 。可以測試市面酒類的 酒精含量 。而在水中加入不同物質 ，如 ：酒精 、糖 、鹽等混合液的折射距離 ，隨濃度的增加 而增長 ；隨溫度的上昇而減少 ，顯示密度與折射距離有相關性 。 利用實驗所建立的折射距離與溫度的線性關係式 ，我們可以設計出以折射距離推算出 溫度的折射率溫度計 。這種新發明 ，不需要太精密的實驗儀器 ，就可以得到不錯的測溫結 果 。 2 壹 、研究動機 每次跟爸爸媽媽參加喜宴的時候 ，總會看到人手一杯啤酒 、高粱酒 ，而且還比較著 每一種酒的酒精濃度多高又多高 ，讓我們不禁抱持著疑問 ：這是真的嗎 ？隨後想到可以 觀察酒瓶包裝的標示 ，但這也不是絕對的 ，因為有些酒商的標示並不清楚 ，而且製作過 程中可能產生誤差 ；用蒸發的方式也不可行 ，因為酒精有揮發性 ，面對這種情況 ，我們 想到光線會因不同的物體產生不同大小的折射角 ，或許這是我們尋求解答的方法 。 現代家庭裡都備有很多電子產品 ，但對於新出來的 「光電 」產品卻很陌生 。光電產 品正逐漸取代電子產品 ，科學家正試驗將傳統的電子轉換器和光子結合起來 ，製造一種 “特殊 ”的計算機 。這類特殊計算機能更快地處理信息 ，又可克服目前電腦的一大問題── 內部過熱 。這類計算機運用了光的折射與反射的基本原理 ，自然課本裡對光的折射 ，卻 僅簡單的介紹一些常識 ，讓我們想進一步了解光與溶質折射的關係 ，探究光的運用之可 能 。 貳 、研究目的 一 、用雷射光通過裝了液體的三角量杯 ，測杯中液體的折射距離 二 、找出不同濃度的糖 、鹽 、酒精折射率 三 、找出溶液不同溫度下的折射率 四 、用折射率測試推算食品中的酒精含量 。利用自製的三角量杯來進行酒精濃度的測定 並檢測稻香米酒 、金門高粱二鍋頭 、台灣啤酒 、果糖 。 五 、應用折射原理想出折射溫度計 。 參 、研究設備 、器材 燒杯 、雷射筆 、電子天平 、自製三角量杯 、電腦 Excel 、Microsoft Word 、研 缽 、滴管 、 硫酸 、糖 、粗鹽 、酒精 、啤酒 、牛角匙 肆 、實驗研究過程 一 、折射 偏折距離的測量方式 ： 將雷射筆及三角量杯與黑板牆面依照圖 4.1 的相關位置安置 。將不同溶液倒入三角量杯 中 ，再量測雷射光點前後的偏折距離 。 3 D 偏折距離 牆壁 (黑板) L 折射點與黑板距離(422.5cm) θ θ 1 0