大一物理：文組學生的新視界

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重要的光學實驗

張貼者：高文芳 W.F. Kao 日期： 9月 17, 2016

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光學實驗

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小蘇打的二氧化碳從何而來

小蘇打加水會釋出二氧化碳，讓水溶液呈現酸性。小蘇打通常是用電解加入二氧化碳的食鹽水而得，因此需要先從加溫石灰石（CaCO3）得到二氧化碳，再加入食鹽水電解。也就是說，被石灰石鎖住的二氧化碳要先被釋放出來，才能製作小蘇打，使用小蘇打後釋放的二氧化碳就是來自石灰石。二氧化碳是溫室氣管，小蘇打的使用，間接加溫溫室效應。在生活上使用小蘇打，就變成需要小心算計的過程。洗衣服用小蘇打替太部分洗衣粉，可能減少化學洗潔劑的用量，對環境傷害或許少很多。生活上利用小蘇打取代化學清潔劑的例子很多，實際的政正負面影響，有待評估。所有動植物，在呼吸時都會釋出二氧化碳，日常生活使用的小蘇打，或許釋放量少於一人的生理釋放量，但是長期消耗和容忍度，其實需要小心評估。 -----—————————————— 2NaCl+2H 2 O+2CO 2 -電解→2NaHCO 3 +Cl 2 ↑+H 2 ↑ 在此反應中，飽和食鹽水由於通入過量二氧化碳而電解生成碳酸氫鈉和氯氣、氫氣。碳酸氫鈉（sodium bicarbonate (IUPAC name: sodium hydrogen carbonate)）化學式： Na H C O 3 ），俗稱小蘇打、蘇打粉（soda ash、bread soda）、重曹（bicarbonate of soda）、焙用鹼（baking soda、cooking soda）等，白色細小晶體，在水中的溶解度小於蘇打，呈弱鹼性。 50℃以上開始逐漸分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，270℃時完全分解。碳酸氫鈉是強鹼與弱酸經中和作用後生成的酸式鹽，溶於水時呈現弱鹼性。 2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ↑ 常利用此特性作為食品製作過程中的膨鬆劑。碳酸氫鈉，是易溶於水的白色鹼性粉末，在與水結合後開始起作用釋出二氧化碳 CO 2 ，在酸性液體（如果汁、可樂）中反應更快，而隨著環境溫度升高，釋出氣體的作用愈快。碳酸氫鈉水溶液呈弱鹼性，俗稱小蘇打及焙用鹼。在工業上是以高溫加熱灰石（主要成分為碳酸鈣）分解產生二氧化碳：（1atm，攝氏700度以上） C a C O 3 → C a O + C O...

悼念褚德三教授

https://zh.m.wikipedia.org/zh-tw/褚德三 1988年520農民運動，褚教授找了新竹幾個物理系的教授，用實驗證明農民不可能有限時間裡搬石頭暴動，證實官方說法是造謠。第一次聽說褚教授，是在報紙上看到。第一次見到褚教授是來交大面試演講，褚教授熱心的帶我認識電物系的老師，幫我打通任督二脈，讓我順利的來交大教書。那一天其實最高興的是看到報紙上的英雄。很快，就發現褚教授是交大的意見領袖，以前交大票選委員什麼的，都是跨院投票，每次票選褚教授幾乎都是最高票，在交大可以呼風喚雨。以前常有事跑去找校長，說「褚教授說什麼什麼」，要校長買單。有一次依樣畫葫蘆時，校長居然說「我問過褚教授，他根本沒這麼說」。強將手下無弱兵，雖然不知道校長是不是套我的話，馬上回他「褚教授當然不是這樣說，不過他的意思和我說的差不多」，硬是纏著要校長買單。雖然知道褚教授急公好義，但是心裡還是有點擔心褚教授的政治取向。以前在學校大家很少談國家主權，以前的老師、同學發現彼此國家認同不同，就會互相排斥，一直讓人深感遺憾。台教會開始謀議成立，一群年輕教授要揭櫫台灣主權的時候，有一天褚教授不知道怎麼得到消息，把我們叫去，有點像責備的問我們，說做這件事為什麼不找他？說他要找一群賢拜跟我們站在一起。原來褚教授擔心，只有年輕人的組合容易被抓走，也認為這種事應該大家一起來。雖然不是很確定老K會怎麼反應，我們還是都寫了與妻訣別書，心裡很篤定，但是褚教授他們想保護我們的情義，還是讓我們非常感動。褚教授對我們這群年輕人亦師亦友，校內、校外都在幫我們照護著。而且最高興的是，我們有共同的國家認同，不用擔心和這麼有趣的好人當不成朋友。不過，擔心國家認同會當不成朋友其實是多慮的。褚教授對學生非常好，實驗室的學生藍綠都有，褚教授也不會大小眼、一視同仁，猜他是想用仁心感化冥頑不靈的學生。只是能不能感化，還是得看學生自己的造化。褚教授對學生非常好，實驗室龍蛇雜處，什麼奇怪的學生都有，讓我見識到什麼才是有教無類⋯⋯ 褚教授非常神勇，有很多神奇的故事。只說一樣：褚教授喜歡說自己可以不睡覺，只要一累就ㄧ直吃就可以撐很久。讓隨時都在睡覺的我，完全不可思議。我的老闆曾說「物理就是把不對的說成對的」，因此褚教授也很會話虎籃，而且比一般物理學家還會編故事，簡直就是台灣的費曼，可以把黑的說成白的，還橫生趣味...

就在今夜，伽利略改變世界

就在那一夜，伽利略的望遠鏡完勝「地心說」 / 伽利略望遠鏡DIY 400年前伽利略用自己設計的望遠鏡看太空，開啟人類「浩瀚」的視野。月球的表面功夫歷史上的那一夜，伽利略看到月球上和地球一樣坑坑疤疤，滿是歲月的傷痕。以前的雅里斯多德和托勒密，不曉得為什麼很有自信，不但說地球是宇宙的中心，所有天體都只能朝拜共主地球，絕不允許有任何天體自組小團體，要求信徒繞著自己轉。更難想像的是，他們還自信滿滿的宣稱月球有一球幾近完美的表面。1609年，托勒密的信仰，全被伽利略的望遠鏡打回原型。製作望遠鏡除了可以擁有歷史文物級的望遠鏡、回顧伽利略當年的風采，也可以探究當年伽利略如何在光學知識剛起步下摸索、試探、製作第一部天文望遠鏡。更精彩的是探究當年他「看」到什麼，怎麼突破重圍，確認日心說的學理。你知道嗎？天文望遠鏡還曾被當成魔術道具。克卜勒如何在缺乏行星距離資訊下，確認行星第三運動定律？牛頓如何發想反比平方定律，提供克卜勒定律的理論基礎？當年有很多謎團未解。伽利略的望遠鏡伽利略當年的望遠鏡規格有好幾種說法，其中一種物鏡是口徑 3.7公分，焦距98公分的平凸透鏡，目鏡是口徑2.2公分，焦距5公分的平凹透鏡。市面上沒有完全相同規格的玻璃鏡片，除非量產，訂製的價格相當昂貴。利用市售為 google VR 量產的雙凸透鏡(網路還有很多商店在販售，在Amazon 買也是類似一美元左右的價格。）（規格：口徑2.5公分，焦距4.5公分，兩片一組大約45元，淘寶網一片不到1元，同規格玻璃鏡片大約要1250元）替代目鏡。物鏡可以到眼鏡行訂製口徑4公分、遠視100度的鏡片（相當於焦距100公分的凹凸透鏡）取代，價格大約 100~300 元，（4公分口徑，100公分焦距的平凸玻璃物鏡大約2200元一片）。4公分物鏡，博揚的價格是150一片。（陳其威老師介紹的博揚應該也是向晶英英社取得鏡片，見底下簡易版其威老師的專文介紹）如果使用直徑6公分，焦距-100公分遠視鏡片（不切割）母片，博揚價格是100元一片。物鏡筒可以用市售直徑4.2公分的南亞塑膠管（長度約95公分，南亞塑膠管管身標示直徑35mm-35是管身標示型號A35-，實測內徑大約38mm、外徑約42mm，製作3D套筒時需要配合實際管徑調整）、目鏡筒利用直徑2.5公分的南亞塑膠管。鏡...

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