"隱形玻璃" 修訂間的差異

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== 現象說明： ==
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== 1.現象說明==
 
如影片一所示，將玻璃浸入某未知溶液中，泡在溶液部份的玻璃彷彿隱形一樣，消失在溶液中。影片右方燒杯內容物為水，左方燒杯內容物為某未知溶液。試探討此現象成因。
 
如影片一所示，將玻璃浸入某未知溶液中，泡在溶液部份的玻璃彷彿隱形一樣，消失在溶液中。影片右方燒杯內容物為水，左方燒杯內容物為某未知溶液。試探討此現象成因。
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<img  src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%871.png'/>
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<table>
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<tr>
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<td><videoflash>jlzvXUwm5ro</videoflash><br>
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(影片一、玻璃棒隱形)
  
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<img  src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%872.png'/>
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</td>
 +
</tr>
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</table>
  
  
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== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==
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== 2.探究問題==
  
 
*2.1思考玻璃棒插入溶液中為何會隱形?
 
*2.1思考玻璃棒插入溶液中為何會隱形?
行 56： 行 61：
 
*2.4若是將甘油與水以特定比例混合，再將玻璃棒插入此混合液中，會觀察到何種現象?
 
*2.4若是將甘油與水以特定比例混合，再將玻璃棒插入此混合液中，會觀察到何種現象?
  
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== 設計實驗與執行 ==
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== 3.實作項目 ==
 
*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
 
**3.1.1紀錄觀察結果
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**<img  src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%873.png'/>
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<table border="1">
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　<tr>
 +
　<td> </td>
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　<td>水</td>
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　<td>酒精</td>
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　<td>甘油</td>
 +
  <td>矽油</td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>彎曲情形</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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  <td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>隱形情形</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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  <td> </td>
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　</tr>
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</table>
  
  
行 66： 行 93：
 
*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
 
**3.2.1紀錄觀察結果
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**<img  src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%874.png'/>
+
<table border="1">
 +
　<tr>
 +
　<td>甘油比例</td>
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　<td>20%</td>
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　<td>40%</td>
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　<td>60%</td>
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  <td>80%</td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>彎曲情形</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
 +
　<td> </td>
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  <td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>隱形情形</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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  <td> </td>
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　</tr>
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</table>
  
  
  
  
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*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。
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*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。
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<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/%E5%9C%96%E4%B8%80.jpg'/><br>
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(圖一、實驗設置)
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<table>
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<tr>
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<td><img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/%E6%8A%98%E5%B0%84.jpg'/><br>
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(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>
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(圖三、全反射)</td>
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**3.3.1紀錄觀察結果
 
**3.3.1紀錄觀察結果
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<table border="1">
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　<tr>
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　<td>水</td>
 +
　<td>反射角</td>
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　<td>折射角</td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>任意入射角1</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>任意入射角2</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>全反射臨界角</td>
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　<td> </td>
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　<td>X</td>
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**3.3.2推算水的折射率n。司乃耳定律(Snell’s law):  
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**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'/>
  
  
行 84： 行 168：
 
*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
 
**3.4.1紀錄觀察結果
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<table>
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<tr>
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<td><table border="1">
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　<tr>
 +
　<td>酒精</td>
 +
　<td>反射角</td>
 +
　<td>折射角</td>
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　</tr>
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  <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>
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  <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>
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  <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>
  
  
行 95： 行 247：
 
*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
 
**3.5.1紀錄觀察結果
 +
<table>
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<tr>
 +
<td><table border="1">
 +
　<tr>
 +
　<td>甘油濃度20%</td>
 +
　<td>反射角</td>
 +
　<td>折射角</td>
 +
　</tr>
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  <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>
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　</tr>
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  <tr>
 +
　<td>任意入射角1</td>
 +
　<td> </td>
 +
　<td> </td>
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　</tr>
 +
  <tr>
 +
　<td>任意入射角2</td>
 +
　<td> </td>
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　<td> </td>
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　</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>
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  <tr>
 +
　<td>任意入射角1</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
 +
　<td>任意入射角2</td>
 +
　<td> </td>
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　<td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
 +
　<td>全反射臨界角</td>
 +
　<td> </td>
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　<td>X</td>
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　</tr>
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</table></td><td><table border="1">
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　<tr>
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　<td>甘油濃度80%</td>
 +
　<td>反射角</td>
 +
　<td>折射角</td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>任意入射角1</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
 +
　<td>任意入射角2</td>
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　<td> </td>
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　<td> </td>
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　</tr>
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  <tr>
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　<td>全反射臨界角</td>
 +
　<td> </td>
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　<td>X</td>
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　</tr>
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</table></td>
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</table>
  
  
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*3.6將水、甘油、四種甘油水溶液，共六種溶液的折射率作圖
 
*3.6將水、甘油、四種甘油水溶液，共六種溶液的折射率作圖
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<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/%E5%9C%96%E8%A1%A8.jpg'/>
  
  
  
  
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== 分析與結論==
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== 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。
 
*4.1藉由現象的觀察，能思考背後可能的原因。
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== 教學目標與評量==
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== 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。
 
*5.1應用司乃耳定律(Snell’s law )和反射定律計算出所需的物理量。
行 128： 行 372：
  
  
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==參考資料==
+
==6.參考資料==
 
[1] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87
 
[1] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87
  
行 136： 行 380：
  
 
[4] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BB%B7%E5%BE%97%E8%80%B3%E6%95%88%E6%87%89
 
[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

於 2019年8月5日 (一) 03:10 的最新修訂

原始設計者：彰師大


將玻璃浸入某未知溶液中，泡在溶液部份的玻璃彷彿隱形一樣，消失在溶液中。試探討此現象成因。


實驗材料：

  • 1.透明圓柱形塑膠桶(須有蓋子)1個
  • 2.綠光雷色筆1支
  • 3.量角器1個
  • 4.玻璃燒杯200ml 5個
  • 5.玻璃棒5支
  • 6.油性細簽字筆1支
  • 7.95%酒精1公升
  • 8.矽油1公升
  • 9.甘油1公升
  • 10.水1公升
  • 11.奶茶1杯


1.現象說明

如影片一所示，將玻璃浸入某未知溶液中，泡在溶液部份的玻璃彷彿隱形一樣，消失在溶液中。影片右方燒杯內容物為水，左方燒杯內容物為某未知溶液。試探討此現象成因。


(影片一、玻璃棒隱形)


2.探究問題

  • 2.1思考玻璃棒插入溶液中為何會隱形?
  • 2.2若將玻璃棒插入水中會觀察到何種現象?
  • 2.3若是分別將玻璃棒插入酒精、甘油、矽油……等，又分別會觀察到何種現象?
  • 2.4若是將甘油與水以特定比例混合，再將玻璃棒插入此混合液中，會觀察到何種現象?

3.實作項目

  • 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
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
水酒精甘油 矽油
彎曲情形
隱形情形



  • 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
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
甘油比例20%40%60% 80%
彎曲情形
隱形情形



  • 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。


(圖一、實驗設置)



(圖二、折射與反射)
(圖三、全反射)


    • 3.3.1紀錄觀察結果
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
水反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X



    • 3.3.2推算水的折射率n。司乃耳定律(Snell’s law):



  • 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
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
酒精反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X
 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
甘油反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X
 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
矽油反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X



    • 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
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
甘油濃度20%反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X
 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
甘油濃度40%反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X
 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
甘油濃度60%反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X
 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
甘油濃度80%反射角折射角
任意入射角1
任意入射角2
全反射臨界角 X



    • 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



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

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