"隱形玻璃" 修訂間的差異
(未顯示同一使用者於中間所作的 3 次修訂) | |||
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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。 | ||
<table> | <table> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td><videoflash> | + | <td><videoflash>jlzvXUwm5ro</videoflash><br> |
− | ( | + | (影片一、玻璃棒隱形) |
− | + | </td> | |
− | |||
</tr> | </tr> | ||
</table> | </table> | ||
− | == | + | == 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? | ||
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*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? | ||
− | == | + | == 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 | ||
<table border="1"> | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td> </td> |
− | <td> | + | <td>水</td> |
+ | <td>酒精</td> | ||
+ | <td>甘油</td> | ||
+ | <td>矽油</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>彎曲情形</td> |
+ | <td> </td> | ||
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>隱形情形</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
− | |||
− | |||
− | |||
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
</table> | </table> | ||
行 91: | 行 95: | ||
<table border="1"> | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>甘油比例</td> |
− | <td> | + | <td>20%</td> |
+ | <td>40%</td> | ||
+ | <td>60%</td> | ||
+ | <td>80%</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>彎曲情形</td> |
+ | <td> </td> | ||
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>隱形情形</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
− | |||
− | |||
− | |||
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
</table> | </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) | + | *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 | **3.3.1紀錄觀察結果 | ||
<table border="1"> | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>水</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
</table> | </table> | ||
行 135: | 行 161: | ||
− | **3.3.2推算水的折射率n。司乃耳定律(Snell’s law): | + | **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 142: | 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 | ||
− | <table border="1"> | + | <table> |
+ | <tr> | ||
+ | <td><table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>酒精</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | </table> | + | </table></td><td><table border="1"> |
− | |||
− | |||
− | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>甘油</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | </table> | + | </table></td><td><table border="1"> |
− | |||
− | |||
− | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>矽油</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
+ | </table></td> | ||
+ | </tr> | ||
</table> | </table> | ||
+ | |||
+ | |||
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*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 border="1"> | + | <table> |
+ | <tr> | ||
+ | <td><table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>甘油濃度20%</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | </table> | + | </table></td><td><table border="1"> |
− | |||
− | |||
− | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>甘油濃度40%</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | </table> | + | </table></td><td><table border="1"> |
− | |||
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− | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>甘油濃度60%</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
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<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
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− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | </table> | + | </table></td><td><table border="1"> |
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− | |||
− | <table border="1"> | ||
<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>甘油濃度80%</td> |
− | <td> | + | <td>反射角</td> |
+ | <td>折射角</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | < | + | <tr> |
− | <td> | + | <td>任意入射角1</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
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<tr> | <tr> | ||
− | <td> | + | <td>任意入射角2</td> |
+ | <td> </td> | ||
<td> </td> | <td> </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
− | + | <tr> | |
− | <td> | + | <td>全反射臨界角</td> |
<td> </td> | <td> </td> | ||
+ | <td>X</td> | ||
</tr> | </tr> | ||
+ | </table></td> | ||
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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 | ||
+ | <img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/%E5%9C%96%E8%A1%A8.jpg'/> | ||
− | == 分析與結論== | + | |
+ | == 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== | + | == 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。 | ||
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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 328: | 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。
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實驗材料:
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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。
(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
|
|
|
- 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
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|
|
|
- 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