伽利略的春天一透鏡的應用
(2000 年台北地區國中學生科學創意競賽決賽試題)
張俊彥董家莒
國立臺灣師範大學
地球科學系所
一、活動目標
1.學生能夠暸解透鏡的基本構造，及其光學性質。 2. 學生能夠嘗試各種透鏡的組合，並尋求其實用性。 3. 學生能夠學習自己動手製作簡易的望遠鏡。 丹 T 41 叫阿組組組組組組組組組組組組
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三、活動背景 當我們抬頭仰望漆黑的夜空時，可以看見鑽在深暗夜空椎幕上有許多閃爍的星星，其 實人類早在好幾千年前就一直眺望著天空中的閃亮星光，也對此充滿著無限的好奇和幻想， 因此開始編織了許多綺麗的故事和動人的神話。 隨著天文科技的發展，人類窺探星空的範圍愈來愈遠，因此對宇宙的瞭解也就愈來愈多。例如:最早，人們相信，地球是宇宙的中心，所有的天體都繞著地球運轉;後來叉相
可缸 可缸伽利略峙眷夭…遠鏡的應用 ﹒太陽是宇宙的中心 .1詞豆豆近代才知道，原來所有的星星星都是觀繞著宇宙的中心在轉動， 太陽權是其中種神小的一鼠。
其實，太空中還有太多的Ii'
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?峰等著你去探索、等著你去尋求解答。當然，天文接
連鏡，必定是你探索宇宙時不可或缺的主義要工具，相倚在不久的將來，你會成搞一名嚷異的天文小尖兵!
四、活動海程
每種傘至自活動的器材後即可開始隨意組合，整個活動並不限制所使島的遠鏡數以及遠 鏡種縷，只幣要在活動時闊內將該組能製完成的當連續陳勢，再聽聽到標籤貼於作品上， 授指派一各代表進行下一階段的辯宇大發f!IHïJ ö 五、活動時聽 製{乍望連鏡縛間躊 30-60 分鐘 辨字大賽時題為 30 分鐘六、言率分禪準{共分為三部分]
評分標單分為三部分: (一)這支盟及當意得分; (二)製作望還鏡持闊的得分; (三三)辦掌大 賽的得分。 [.ì這型及創意部分】 滿分為 10 分 G 自評審贅員棋蝶望讓鏡聽體造型的英觀 '1生及支是否真有特殊觀態和聽體細 構是否堅固等項給予過當得分 G 【製作望通曉峰聞部分 1 j搔分為 30 分。製作望撞騙的時問最長路一小時，三十分鐘內完成者為最龍之完成詩間， 教給予滿分。但從第三十一分鐘擴始，每多花費一分鱷則懿扣一分，一小時內仍未免成作 品者以海汰論，自 i註;各級問學在完成作品並確定無誤後，議立即向八樓的評審老師報軒，以爭取「製作單遠鏡時間 J 項下之最佳成績，立史進入下…階段的競賽一擇字大賽 o
【辨字大賽部分】 主要考驗該組成品的實用性(但話放大率、鑑別率及解析度) ，各起淑一位組鼠站立 於距看較十公尺鷹，聲板上有以幫腦列印之文字(前件二) ，競賽人員在試望連鏡觀看後， 將所見之文字記錯於評分表中(注意:講依照答草鞋的順序填寫) 0 辨寧大賽共分為六個關 卡，並不讓制參賽者一定重要從第一輯積起。每個歸卡字體大小不間，但關卡內的文字大小 相呵，每1荷蘭卡共有五倡芋， 2 分，合計共 60 分科學教育月于自 第 229 期 中是暴民函八十九年四為 在每一諧段皆給予黨得之分數，最後合針三音ß分的釋、分，以分數的高低來作躊評比的 標準 c
補克資料:看鸝路邊蠶的理論
:1.將影像放大。 2. 使影像顯得明亮。 3. 使影像攪得清晰，增強解 軒力。望遠鏡的放大倚著這當然是敢大愈好，但它卻聽有限制的，因為當放大倍;表變大時， 影?象就會顯得較晴而且較不清晰，所以你必須有所取捨! 放大率與透鏡的焦距有嘯，一般而置: 放大倍率拉物鏡焦距/自鏡黨距 問學們: 發揮你們的創意!好好加油!! 紙張酬
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、司 是 海 本次科學觀意競賽，學生如果能掌握以下要點，買自競脅時應當會有不錯的表現: 1.望連輯之放大率:放大率 t 物鏡熊距/告鏡焦距。學生若能依照前悴的說明，分別量 割出各透鏡之焦距，則何以很輕鬆且正確地求得最大放大(育部的組合。 2. 紙張的選擇:競賽材料也括黑的及白色的豆豆卡紙，一般語言，鏡筒之材料使用單位紙較恤， 為黑紙較不容屬院光，且容農將雜光排除掉，故較不會影響望還鶴的視覺品質。 i詩體自 己製作時智能在望遠鏡簡內貼上絨毛紙，則可以消除反光，效果要三佳。 3. 鏡筒的設計:鏡筒的設計以幫截式的較為理想，因為兩截式的鏡藹可以當作荒鉅調節器， 可讓憊不間的目標距離及不同舉生的近調度數，密控裝作過程較為繁壤，學生應小心贅作。-24
伽利咯的春天一通銳的愿用 4. 成品的精裝:在製作望連鏡跨學生應以總公聽笠，隨時說意幫透鐘鏡片的臨走是否有隔離 不罩、鏡偕吳廣與道鏡焦距的閱(系、鏡龍是否有斜、物鏡與日鏡的中心是否有在同一直 鎮上等細節，如此才能確保成品聽聽裝作的完善與將壤，往 c 此次比賽的輯錯在於能夠先輯用研究材料中的手唱筒及黑色古卡紙，量瀾出每…建鏡 的焦距，持按照資料中所提供的公式， 3十黨求出昆六個選鏡中放大倍萃的最大組合為半吋 與三吋透鏡，其中前者當作自鏘，後者作惡物鏽使用。接下來關臨的主要問錯覺如何能將 此大 φ 主要異甚 E 的幫個透鏡，讓1;T]挖組合成可以伸縮投調整焦距的頭建鏡(圈閱調焦的 功能才可以通用於不問距離的景物) ，其中還要注意輯關個透韓中心瀚的精準吻合。 兩透鏡大小競賽愈大，則焦距的清楚範闢憨小;透鏡軸的精尊重要由愈不易讓控，這是競賽 學生用 J立、鎮暇 f舍的。我們以此理念:製作品的望游鏡結構如下關所示，此望遠攪在競賽當時 的練件下，是可以清楚的看見「 J 中第六嚼的試題 o
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從這次的科學劉慧競饗中我們發現，籍宿補充資料的說明，參賽學生在學是作望遠鏡時， 幫子組能利用補充資料進行無距的釁瀾，但多數絕對話是{使用嘗試錯誤的方法;而在結構 的製作上，吉E分組別發揮了獨特的制茄力，自輯部分使用圖推闊的方式有效地克服 γ 還鏡 直徑差異的轉頭，相當難得，但此種結構在讀整焦距時較不嘉維持還舖主軸皇宮平行，可能 影響望遠銳的如能;另外， 3蠢輯與紙製鏡懦的結合由特科體質豈是異甚犬，亦是製作過程中 較難以克服的總芳，部分組別以結構的力黨將譯說卡緊，是較不理想的方法，在裁判評分 的增程中即有多片混舖滑落，思路無法連到完整龍的要求。在 j能建議將接合處J;)發頭轉帶 加強體能克服 lr七一困難 c 特剖值得一提的錯，有一組參賽賽者利用鐵筒的紙費轉料製作成卡 棒，其中兼顧了外型的美觀與結構的堅獸性，獲得評審一毅的好評與加分，實在值得稱詐。 緯觀此次學生製作品的望遠鏡，我們可以大致分驚實，可敗與嘲笑漲罵大韻， 濃的學生 「辯字大多等 J 害的起試苦苦先找出最大放大率的遠鏡組合，有的組將所智遠鏡都 帶到「辨字大賽」現場搏一 J 嘗試，問攏在此項目獲得較佳的成績。滾於唯美漲的學生則 是將望遠鏡的外觀作了許多很有創意的造形設計，雖然無法在辨字大饗中有較佳的表琨穹 的拿起這樣的望讓鏡實在令人贊不釋手。 但不論是實用源或唯葉派，我們深深覺得這次發科學教育另刊 第 229 期 中攀民國八十九年留另 與決賽的盟中學生在創主義上的表現都相當令人數竅。
