【科展解析】果凍多色？我知道！--探討光在不同型態介質下的反應

 

以 QQ 軟軟、透明可愛的果凍當介質，加上果凍顏色可均勻分布的特點，以此來探討透光與折射等變化，或許會有意想不到的火花產生，於是我們就開始一段「果凍大變身的愛麗絲夢幻之旅」！

 

【X博士摘要說明】

1. 不同硬度的果凍對透光的影響


2. 不同厚度的果凍對透光的影響


3. 果凍顏色對不同色光穿透的影響


4. 不同色光對同色系不同深淺濃度果凍蠟燭折射的影響

 

第 51屆生活與應用科學科科作品

題目：果凍多色？我知道！ —探討光在不同型態介質下的反應

作者：臺北市士林區天母國民小學的同學們

 

【摘要(原文)】

五年級學到透鏡單元時，知道光經過透鏡折射可以矯正視力。為何透鏡能讓光線偏折？實在讓我們想不透！如果要製作各形式玻璃實驗，這技術實在困難。後來看到透明果凍，突然想到，如果用來代替透鏡，不就能控制厚薄、濃度、顏色及透光度。於是便開始設計實驗，解決想知道的疑問，而從實驗中我們發現： 1.紅、綠、藍、白光對各硬度、厚度、顏色、濃度、密度果凍的透光與折射程度都不同 2.利用三色光，對各顏色果凍的透光度，發明了全彩色光分析儀與全彩比色器 3.利用三色光，對各顏色果凍的折射率，發明了光折射率測量器、雷射測距與校準台沒想到小小的果凍，竟然解決了我們對光的疑惑，實驗中還意外設計出許多有趣的發明，真可說是小兵立大功呢！

 

【X博士步驟說明】

●製作果凍蠟燭

A 把 UV 粉加入白臘油中(1:10 的比例)

B 用瓦斯爐加熱至 120℃

C 倒入玻璃容器中直到冷卻後取出便完成

調配不同的比例可以做出不同硬度的果凍蠟燭

 

●不同硬度的果凍對透光的影響

   

為避免果凍蠟燭硬度不足，影響日後的實驗與應用，決定以 1:6 的 UV 粉與白蠟比例， 做為後續果凍蠟燭實驗的標準硬度。

 

●不同厚度的果凍對透光的影響

   

以 1:6 硬度比例的果凍，在 4.1cm 厚度的透光率(75%)，換成 2.6cm 厚度時，透光率至少可提高到 90%，以此做為後續果凍蠟燭實驗的標準厚度。

 

●果凍顏色對不同色光穿透的影響

   

 

●果凍顏色濃度對色光折射的影響

   

利用顏色的濃度與同色光的照射角度，能改變光的折射，這種色塊(果凍)濃度與色光 折射的交互作用，似乎可以發展一種：利用測量各色光的折射率，來分析透明物體顏色濃度的工具。

 

數據分析與結論

利用透明果凍蠟燭代替玻璃，方便製作各種果凍透鏡，才能進行光的穿透與折射實驗， 還看到意外的驚喜與發現。透過實驗證明：紅、綠、藍、白光對各硬度、厚度、顏色、 濃度、密度果凍的透光與折射程度，都有一定的規律。

 

未來發展

(一)光折射式色彩濃度計----當三色光柵照射有顏色的物體，從測到的折射與反射率，來推 算出顏色的成分和深淺濃度

(二)光折射式比重計----當三色光柵照射透明物體，從測到的折射率，來推算透明物的密度

 

以下是評審給的評語

   

【X博士評語】

沒想到一顆小小的果凍蠟燭可以做出這麼多組的實驗，還能設計出可以利用三原色的光算出顏色的濃度，實在是很有創意!一般作實驗的時候都是利用透明玻璃看到光的折射效果，但是如果要設計不同厚度的玻璃，是一件不容易的事情，而此科展作品用簡單的果凍蠟燭就可以輕鬆做出不同厚度的果凍，讓實驗更輕鬆，可以觀察到更多的東西。