檢視水壺透鏡的原始碼

<s4e>
pid=264
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">在電影情節裡常出現主角在野外求生時，利用一瓶裝滿水的透明水壺在大太陽底下生火。試探究此方法是否可行，以及背後的原理。</font>


<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1.透明圓柱形水壺1個
*2. A4紙1張
*3.捲尺1個
*4.原子筆1支
*5.剪刀1支
*6.膠帶1捲
*7.直尺1把
*8.相機1台
*9.甘油1公升



</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>



==	1.現象提示與參考：==
如圖一、圖二所示，將畫有箭頭的小紙條放在水壺後方，根據紙條與水壺放置的距離不同與觀測者所在的位置不同，會看到紙條上所畫的箭頭方向相反。試探究此現象成因。
<table>
<tr>
<td><videoflash>jlzvXUwm5ro</videoflash><br>
(影片一、玻璃棒隱形)

</td>
</tr>
</table>


== 2.初探與假說：==

*2.1思考裝了水的水壺為何會讓所看見的景象扭曲?
*2.2裝滿水的水壺跟凸透鏡的聚焦效果有何不同?造成差異的原因有哪些?
*2.3若是將水壺內的水換成甘油會有何不同?
*2.4裝滿水的水壺有辦法像凸透鏡那樣在陽光底下讓紙張燃燒起來嗎?


==	3.設計實驗與執行 ==
*3.1針對2.2跟2.3的問題，分別將燒杯裝入水、酒精、甘油、矽油，此四種溶液，並分別插入一支玻璃棒，觀察玻璃棒在溶液中受折射而彎曲的程度與隱形的情形。
**3.1.1紀錄觀察結果
<table border="1">
　<tr>
　<td> </td>
　<td>水</td>
　<td>酒精</td>
　<td>甘油</td>
  <td>矽油</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>彎曲情形</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　<td> </td>
  <td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>隱形情形</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　<td> </td>
  <td> </td>
　</tr>
</table>




*3.2針對2.4的問題，將甘油與水以特定比例混合，並將玻璃棒插入其中，觀察玻璃棒在溶液中受折射而彎曲的程度與隱形的情形。甘油的比例分別以20%、40%、60%、80%此四種配置比例調配。 
**3.2.1紀錄觀察結果
<table border="1">
　<tr>
　<td>甘油比例</td>
　<td>20%</td>
　<td>40%</td>
　<td>60%</td>
  <td>80%</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>彎曲情形</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　<td> </td>
  <td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>隱形情形</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　<td> </td>
  <td> </td>
　</tr>
</table>




*3.3將水裝入塑膠容器至半滿狀態，並將容器倒置於桌面上(如圖一)，並用綠光雷射由水面下方向上照射，調整入射角度至出現全反射的臨界角，並記錄此臨界角，再根據司乃耳定律(Snell’s law)推算出水的折射率。另外再取任意兩個會出現折射與反射的入射角度，並記錄數據，根據司乃耳定律(Snell’s law)推算出水的折射率。若是雷射光在溶液中的路徑不明顯，可利用廷得耳效應(Tynall effect)，在溶液中滴入10滴的奶茶使光線便於觀察。實驗請參考圖二與圖三之折射與反射示意圖。
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/%E5%9C%96%E4%B8%80.jpg'/><br>
(圖一、實驗設置)


<table>
<tr>
<td><img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/%E6%8A%98%E5%B0%84.jpg'/><br>
(圖二、折射與反射)</td><td><img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/%E5%85%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84.jpg'/><br>
(圖三、全反射)</td>
</tr>
</table>


**3.3.1紀錄觀察結果
<table border="1">
　<tr>
　<td>水</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table>




**3.3.2推算水的折射率n。司乃耳定律(Snell’s law): <img style="height:20px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/%E5%8F%B8%E4%B9%83%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B.jpg'/>




*3.4重複3.3的實驗，分別將酒精、甘油、矽油裝入塑膠容器至半滿狀態，並分別求出此三種溶液的折射率。
**3.4.1紀錄觀察結果
<table>
<tr>
<td><table border="1">
　<tr>
　<td>酒精</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table></td><td><table border="1">
　<tr>
　<td>甘油</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table></td><td><table border="1">
　<tr>
　<td>矽油</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table></td>
</tr>
</table>




**3.4.2推算酒精、甘油、矽油的折射率n。




*3.5重複3.4的實驗，將甘油與水以特定比例混合，分別將甘油濃度20%、40%、60%、80%此四水溶液裝入塑膠容器至半滿狀態，並分別求出此四種水溶液的折射率。
**3.5.1紀錄觀察結果
<table>
<tr>
<td><table border="1">
　<tr>
　<td>甘油濃度20%</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table></td><td><table border="1">
　<tr>
　<td>甘油濃度40%</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table></td><td><table border="1">
　<tr>
　<td>甘油濃度60%</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table></td><td><table border="1">
　<tr>
　<td>甘油濃度80%</td>
　<td>反射角</td>
　<td>折射角</td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角1</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>任意入射角2</td>
　<td> </td>
　<td> </td>
　</tr>
  <tr>
　<td>全反射臨界角</td>
　<td> </td>
　<td>X</td>
　</tr>
</table></td>
</tr>

</table>




**3.5.2推算甘油水溶液20%、40%、60%、80%此四種混合液的折射率n。




*3.6將水、甘油、四種甘油水溶液，共六種溶液的折射率作圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/%E5%9C%96%E8%A1%A8.jpg'/>





==	4.分析與結論==

*4.1藉由現象的觀察，能思考背後可能的原因。
*4.2藉由一系列的實驗，得出量化的結果。
*4.3探討不同濃度的水溶液對折射率的影響。
*4.4將實驗數據整理成圖表，繪製出其現象所表現的趨勢。




==	5.教學目標與評量==

*5.1應用司乃耳定律(Snell’s law )和反射定律計算出所需的物理量。
*5.2善用廷得耳效應(Tynall effect)使光線更易於觀察，並練習配置特定濃度的水溶液。
*5.3由實際操作中進一步了解全反射的現象。
*5.4了解混合溶液的濃度對折射率的影響與其中的關係。
*5.5讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。


==6.參考資料==
[1] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87

[2] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%96%AF%E6%B6%85%E5%B0%94%E5%AE%9A%E5%BE%8B

[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E5%85%A7%E5%8F%8D%E5%B0%84

[4] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BB%B7%E5%BE%97%E8%80%B3%E6%95%88%E6%87%89

[5] http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=1215