體重機、天秤、電子秤,這些都是很容易能夠測量出重量的器具,但測量範圍也有限,太小的東西量不到,像是一滴酒精或是一根頭髮。這個時候,我們可以利用光來測量,重量的秘密,光都知道!

 

 

X博士摘要說明】

這個作品的研究方式非常特別。大部分的科展作品研究目的,都是要經由一些實驗步驟,來找出一個結果。像是找出燒開水最省瓦斯的方法、找出老鼠是不是有智力與辦色力等等。這個作品的目的很特別,它利用一個原本就存在的科學原理「反射」,配合槓桿的概念設計出一系列的「重量測量儀器」,整個作品的重點不是在「找出一個結果」,而是「如何讓這個儀器更準」。是一個非常特別的研究方向。

 

51屆科展生活與應用科學科作品
題目:光知我的輕!
作者:臺中市立豐東國民中學同學

 

【摘要(原文)

我們利用反光貼紙黏貼在紙槓桿上,以雷射光筆將入射光投射在反光紙,反光貼紙將入射光線反射至其上方的平面鏡上,平面鏡將入射光線反射至桌上的方眼紙,我們從方眼紙上光點的位移,就可以測量到極微細小物質的質量,甚至可測得 1mg 以下細微物質的質量。

 

X博士步驟說明】

首先,瞭解光槓桿的反射原理。

投影片1

若入射線的方向不變,當平面鏡旋轉某一角度θ時,反射線的方向將會旋轉2θ的角度

投影片2

作出第一代測量儀器,如下圖:

投影片3

第一代的實驗結果,位移距離不夠明顯,因此改進作出第二代:

投影片4

第二代裝置成功的增加了位移的距離,但要能量出100mg以下的物質還需再改進。所以有了第三代:

投影片5

經過多面平面鏡反射後;光點的投影位置差距也會更加明顯。

先紀錄沒有放砝碼的方眼紙上光點位置後,在秤盤上依序放上不同重量的砝碼,再紀錄光點在法眼紙上的位置。

下圖為各裝置的位移比較圖:

投影片6

再以公式計算。

投影片7  

【評語(原文)

投影片8

 

X博士評語】

利用光的原理來作質量測量,可以用在較細微的物質上,像是頭髮或酒精(但要注意酒精揮發)等,此組同學經過多次改良實驗器材,校正實驗精確度,X博士選出改良好的儀器來作說明,比起市售的天秤,價格比較便宜且體積較小,補足市售天枰的不足,有興趣的朋友可以在家試試看。