針孔成像

利用針孔成像要去間接說明光線是直線前進
其實對很多學生來說都是被動接受結果而已
除非透過作圖的引導(作圖其實不容易啊~)
很難想像成像倒立且不因距離而改變清晰度(完美針孔)
這樣就是光線直進的證據？
但這是課本的重點之一，還是要教的
因此今年嘗試看看用更精緻一點的紀錄和觀察
引導學生去思考這個問題

並融入科學方法的思維
找出變因，設計紀錄表格，試寫實驗結論
並利用作圖釐清光的行進路徑和實驗結果的關係
開放性的觀察也出現了一些有趣的答案
像距會影響清晰度嗎？
如何判斷影像是清晰度或是明暗的影響？
如何確定影像和物體大小相同？
在沒有太多提示的情況下
雖然學生表現並不如預期
但總是一個學習的歷程

最後再協助釐清每組出現的一些迷思概念
花了將近兩節課做這件事，到底好不好？
我也不能確定
但每次的實作練習總會有一些不同的感覺
慢慢磨，願意學習的學生總會有一些收穫的

史萊姆存錢筒

之前用這個存錢筒和學生說明凹面鏡的應用
因為是經過反射
所以內部需要有光源，史萊姆才會比較清楚
情急之下就先用手電筒照射
決定裝個照明燈就比較方便了

開關很重要
這時就要出動電熱刀才能裁出缺口了
不然這種爛塑膠很容易斷裂的

配線很簡單
白光LED放在上方也方便調整角度

打光前

打光後

內部其實就是史萊姆倒立裝在存錢筒下方
透過凹面鏡的反射變成了倒立實像

看影片就會更清楚來龍去脈了

一分二USB充電線

現在身邊需要充電的東西越來越多
經常是充電的插頭不夠
一般插頭最高可以有1A~2A的輸出
一次充兩個其實也是夠用的
所以做一條一分二的充電線就會方便許多
可以買到這種方便DIY的micro usb公頭
接腳定義如下

焊接上15芯以上的花線基本上就夠用

要更粗是最好的
連接處用熱縮套會更安全，也比較好看
當然也會比較耐用

做好像這樣
就可以一次充兩個電器了

或直接從插座就分兩條線出來更好

全反射的簡單教學

全反射在國中已經幾乎不提了
但我們其實很常看到這個現象
將燒杯外層包上一張白紙，其實主要只是要做折射看到硬幣的實驗
學生卻眼尖觀察到怎麼紙消失了？
而且似乎變成透明，直接看到黑色桌面？
而且還在玻璃杯上看到一條大便!!

「怎麼確認透明了？」
「...你們有看到我的手指嗎？」

「不可能會透明啊~」學生驚呼
「那背面的黑色桌面是怎麼產生的」
如果我換成白紙，又會看到白色，這又如何解釋？

那如果不包紙，就會看見老師放在背後的手指嗎？

加水之後看不到包在燒杯外圍的紙，又是怎麼回事？
剛剛看到硬幣升起時出現一條"大便"，大便是哪來的？

這一連串的問題似乎也引起一些學生的好奇與興趣
先解決紙消失的事
在攝影機的角度要看到紙
紙發出的光必須經過哪些介質？
「空氣、水、空氣」學生回答，其實我很驚訝真的有學生答出來了~~
那過程中光產生的折射路徑又會是如何？
此時再利用雷射引導出全反射的現象

透過玻璃杯看到的黑色桌面，學生也很快猜到是從底部反射的
「怎麼證實呢？」
「放張有顏色的紙在燒杯底部就好」
「很好~~」
如此也解決了那條大便的問題

其實會這樣教真的是意外
因為我忘記帶馬克杯

凹面鏡的觀察與應用

雖然凹面鏡成像的細節並不是考試重點
但觀察起來還是非常有趣(那為甚麼不教？)

再和後續凸透鏡成像觀察結合起來就會更有感覺
凹面鏡可以看到許多有趣的影像
有正立，有倒立
結合史萊姆存錢筒玩具就更有意思了
投錢後，會看到硬幣上升到史萊姆的嘴邊

一壓按鈕，硬幣就被史萊姆吞進去了！

「硬幣有可能往上跑嗎？」
「當然不可能啊~」
「所以你覺得你看到的影像是正立還是倒立？」
「倒立~~」
「很好，而且我們戳戳看...沒東西在那裏啊~~」
「所以我們看到的地方其實沒有史萊姆？」

「很好，也就是說這個影像是被投影(反射)出來的...你覺得什麼樣的鏡子可以做到這件事？」
「當然只有凹面鏡啊~~」
拆開看看，大家開始驚呼連連~~

原理不難，有創意就可以讓你賺大錢！

左右相反？前後顛倒？

每次上到平面鏡都會跟學生討論這個問題
先做出一個三軸的模型
再請學生做出這個模型左右相反的二號模型
然後假設黑板是鏡子
在鏡子裡面看到的像做出三號模型
你還會形容三號模型是左右相反嗎？

今年有幾個學生很機靈(當然也有不理我的...)
馬上說出應該叫做前後顛倒！(真是厲害)
但...「如果考試寫左右相反對嗎？」
「當然要選啊~~講前後顛倒會被認為神經病~~」
這是科學和社會妥協的結果
左右的形容都是以人為參考點
一旦參考點的方位改變
左右也會跟著變
但這已經成為一個難以改變的習慣
只能妥協了
但，科學上鏡像就是前後顛倒
學生們很滿意這樣的結論
也感受到能夠了解科學的真實性真的是一件很有成就感的事

內容細節可以看這篇