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光學 標題:黑盒子堶悸熊硎c?
1:黃福坤 (研究所)張貼:2004-02-01 18:07:00:
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黑盒子堶悸熊硎c?



這是好幾年前我擔任高中生自然科學競賽時所出的實驗題 將它改裝成動畫版本

當時每一位參賽學生都有一個壓克力盒子,
壓克力盒子只露出相對的兩面, 其餘四面都封上黑色膠帶 無法看到清楚內部的結構
其實壓克力的內部還有好幾條平行的壓克力片 和露出的兩面平行
同學用眼睛看 知道內部有很多片壓克力片 但是不易確定有幾片?
另外還提供雷射光筆 尺 和方格紙

題目是:

1.首先決定壓克力盒子內部到底有幾片壓克力片.

2. 自行設計實驗測量出各壓克力片的厚度 以及 壓克力片之間排列的方式與間距

以下動畫是經過雷射光筆照射後 從內部反射與透射後射出的光線
    實驗時看不到內部光線行進的路線

你已經知道內部有幾片平行的壓克力片了嗎?  這比較簡單吧!


若無法瀏覽動畫請點選使用問題


使用說明:

以滑鼠鍵在左下方光筆兩端按下可改變 光筆的位置及方向
按下綠色尖端處後拖動改變照射方向
按下另一藍色端後 拖動滑鼠位置 會改變光筆光筆位置
滑鼠的座標會顯示在 左下角

連按滑鼠鍵兩下 會顯示黑盒子內部結構(也就是答案)

你猜對總共有幾片壓克力片了嗎? 應該總共是4片!
灰色區域是壓克力片 和背景相同顏色區域是中空的區域
若連按兩下滑鼠右鍵 則同時會顯現光線強度改變的訊息


當然最標準的方式 可以測量入射角 與光線間的偏移 測量出黑盒子內部的間距
可是不容易很精準的測量出入射角度

其實有一個方法可以不用測量 入射角 (不需要任何角度測量 )
只需要 測量某方向上光線的間距 便可以得知內部各壓克力的厚度與間距.

這題目並不容易 畢竟是 給各學校挑選出的高手參加 高中生自然科學競賽的題目 !
想試試看你有這樣的實力嗎? 你有信心解答出來嗎? 歡迎挑戰!

若遇到真實的情境 你又該如何設計實驗步驟來完成呢?
真正取得的光筆 射出的光線會有寬度 如何測量 才能獲得較高的精密度呢?

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