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蝶.花-萬花筒Part2

邱文凱
・2013/11/11 ・1723字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 461 ・五年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

緣起

之前一時興起組了一台《大人的科學》35mm雙眼相機,想說是否可以來改造一下,因此就利用自己很愛做的萬花筒(詳見鏡花水月),來打造一個獨一無二的延伸鏡頭。

1393915_10200358117990116_1654535888_n

所需材料

1

  1. PC鏡板(一些較大的書店或美術行有賣,價格70-100之間)
  2. 200P西卡紙(這種厚度的比較好塑形)
  3. 雙面膠
  4. 美工刀
  5. 膠帶

製作流程

1. 於PC鏡板背後做切割標記

2

2. 切割PC鏡板

3

3. 稍微使用美工刀劃開黃色虛線處(有兩條,方便之後彎折)

4

4. 將切下的PC鏡板,沿剛才劃開的兩條線折成一個正三角形(頂部用膠帶固定)

5

5. 切割200P西卡紙做鏡筒(8.5cm是為了符合相機鏡頭圓周長以及預留黏合邊,7.2cm是留黏合邊讓相機跟萬花筒鏡頭相接)

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PS: 鏡頭直徑2.5cm,圓周長大約7.85cm

6. 將裁好的西卡紙捲成圓柱,用雙面膠固定(捲成比相機鏡頭大一些,剛好可以卡上去)

8

7. 將三角鏡放入圓紙筒中,並塞入廢紙,固定其三頂點(這樣做可以藉由廢紙厚度,調整三角鏡於筒中的位置)

7 cats222 cats333

8. 安裝萬花筒鏡頭於相機上(稍微用雙面膠或保麗龍膠固定)

相片0263

9. 拿起相機去拍攝吧(以下為手機模擬效果)

一開始只想到隨意拍攝XD

多重影分身の术

1396477_10200357632897989_2089401015_n

拍景物時

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後來突然想到可以拍蝴蝶,結果意外的,蝴蝶幻化成花!!!

蝶.花

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相片0058

更多實例(部分圖片,感謝好友陳民峰提供)

生活應用:

萬花筒利用的是,多次反射來達到絢麗的視覺效果。像印度為了讓大家養成將垃圾隨手丟入垃圾桶的習慣,就設計出垃圾萬花桶(Cleanoscope),每當有人丟進新垃圾後就會出現不同的景象。

 

馬路上看到的反光器也是利用到多次反射的原理

1280px-Yellow_raised_pavement_marker
(credit: CC by Bidgee@wikipedia)

它是藉由三個互相垂直的平面鏡,組成角反射器,讓射向三鏡的光線反向射回(如下圖)

2000px-Corner_reflector.svg
(credit: CC by Chetvorno@wikipedia)

人類的太空任務中,角反射器也曾經應用在測量準確的月-地距離
阿波羅十一、十四、十五號在月球上曾裝上回向反射器(由許多角反射器為單位組成,下圖為阿波羅十五號的回向反射器)

596px-ALSEP_AS15-85-11468

它是藉由反射地球上發出的雷射光,測出月球與地球之間的距離
(回向反射器詳細資料可參考:Lunar Retroreflectors Lunar Laser Ranging experiment

文章難易度
邱文凱
9 篇文章 ・ 0 位粉絲
相信著 "以人化物" 器物再美,缺乏人的溫度,終將不完美 而若多一分人性的溫暖,便能包容原先器物的小缺陷 這是設計科學小物的初衷 希望這些東西能充滿著溫暖,無論是手心的亦或是內心的

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【2021諾貝爾化學獎】化學史的革命性進展:簡單又環保的「不對稱有機催化」
諾貝爾化學獎譯文_96
・2021/10/27 ・5691字 ・閱讀時間約 11 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

本文轉載自諾貝爾化學獎專題系列,原文為《【2021諾貝爾化學獎】他們的工具帶給了建構分子的革命性發展

  • 譯者/曹一允|美國德州農工大學 Karen Wooley 教授指導下取得博士,現於日本萊雅公司進行研究。
  • 譯者/蔡蘊明|台大化學系名譽教授

他們的工具帶給了建構分子的革命性發展

化學家可以透過連接許多小的化學塊材來創造新分子,但控制這些看不見的物質,以所需的方式結合是很困難的。班傑明 • 李斯特(Benjamin List)和大衛 • 麥克米蘭(David MacMillan)獲得了 2021 年諾貝爾化學獎的桂冠,以表彰他們開發了一種新而巧妙的工具來建構分子:有機催化。它的用途包括研發新的藥物,以及使得化學更為環保。

許多行業和研究領域都須依賴化學家建構新功能分子的能力,那些可以是任何在太陽能電池中捕獲光或將能量儲存在電池中的物質,也可以是製造輕便跑鞋或抑制疾病在身體內進展的分子。

然而,如果我們將大自然建造化學物質的能力,與我們自己的能力進行比較,那我們就好像是長期的被困在石器時代一般。大自然的進化產生了令人難以置信的特殊工具,酵素(或稱酶),用於建構賦予生命形態的各種形狀、顏色和功能的分子複合物。最初,當化學家分離出這些化學傑作後,他們只能以崇敬的眼光看著。在他們自己的分子建構工具箱中的錘子和鑿子,顯得愚鈍和不可靠,所以當他們企圖複製大自然的產品時,往往最終會產生許多不需要的副產物。

精細化學的新工具

化學家添加到工具箱中的每一個新工具,都漸漸地提高了他們建構分子的精確度。緩慢但確實地,化學已經由用在石頭上的鑿子發展出許多精細的技藝。這對人類實在大有助益,而其中一些工具已經獲得諾貝爾化學獎的肯定。

獲得 2021 年諾貝爾化學獎的發現,已經將分子的建構拉到一個全新的水平。它不僅使化學更為環保,而且更容易製造不對稱分子。在化學分子的構築過程中,經常會出現一種狀況,就是可以形成兩種分子 —— 就像我們的手一樣 —— 是彼此的鏡像。尤其是在製造藥品時,化學家經常希望只得到這兩個鏡像中的一個,但卻很難找到有效的方法來做到這一點。李斯特和麥克米蘭為此研發出的概念 —— 不對稱有機催化 —— 既簡單又出色。實際上很多人都很納悶,為什麼我們沒有早點想到它。

真的,為什麼呢?這不是一個容易回答的問題,但在我們嘗試之前,需要快速地回顧一下歷史,我們將會定義「催化」(catalysis)和「催化劑」(catalyst)這兩個術語,並為 2021 年的化學諾貝爾獎奠定理解的基礎。

許多分子有兩種異構物存在,其中一種是另一種的鏡像,它們經常對身體產生完全不同的影響。例如,一種版本的檸檬烯分子具有檸檬香味,而其鏡像則聞起來像橘子。圖/諾貝爾獎官網

催化劑加速化學反應

在十九世紀,當化學家開始探索不同化學物質相互反應的方式時,他們有了一些奇怪的發現。例如,如果他們將銀放入含有過氧化氫(H2O2)的燒杯中,過氧化氫會突然開始分解成水(H2O) 和氧氣(O2)。但是促發這個過程的銀,似乎完全不會受到反應的影響。類似的,從發芽的穀物中獲得的一種物質,則可以將澱粉分解成葡萄糖。

1835 年,著名的瑞典化學家貝吉里斯(Jacob Berzelius)開始注意到其中的規律。在皇家瑞典科學院年度報告中,敘述物理和化學的最新進展時,他寫到了一種可以"產生化學活性"的新"力"。他列舉了幾個例子,其中只要有某一種物質的存在,就可讓化學反應發生,並指出這種現像似乎比以前認知的要普遍得多。他認為這種物質具有一種「催化力」,並稱這種現象為「催化作用」。

催化劑產生塑膠、香水和美味的食物

自貝吉里斯時代以來,大量的汗水流過了化學家的吸管,他們已經發現許多種催化劑,可以分解分子或將它們連接在一起。多虧了這些催化劑,他們現在可以開發出我們日常生活中使用的數千種不同的物質,例如藥品、塑膠、香水和食品調味劑。事實是,估計有世界 GDP 總量的 35%,在某種程度上涉及化學催化。

原則上,西元 2000 年之前發現的所有催化劑都屬於以下兩類之一:它們若不是金屬那就是酵素。金屬通常是極好的催化劑,因為它們具有特殊的能力,能在化學反應過程中暫時容納電子或將它們提供給其它分子。這有助於鬆開分子中原子間的鍵結,因此使得尋常時候很強的鍵結可以被打破,形成新的鍵結。

然而,一些金屬催化劑的問題是它們對氧氣和水非常敏感。因此,要使這些試劑正常運作,它們需要一個無氧和無濕氣的環境,而這在大規模的產業界很難實現。此外,許多金屬催化劑都是重金屬,可能對環境有害。

生命的催化劑以驚人的精確度運作

第二種形式的催化劑屬於一些稱為酵素(或酶)的蛋白質。所有的生物都具有數以千計的不同酵素,來驅動生命所必需的化學反應。其中有許多酵素是不對稱催化方面的專家,原則上,總是只生成兩個可能的鏡像中的一個。它們也並肩工作;當一個酵素完成反應時,另一個就會接管。通過這種方式,它們能以驚人的準確度建構複雜的分子,例如膽固醇、葉綠素或稱為番木虌鹼(strychnine)的毒素,它是我們知道的分子中最複雜的物質之一(我們將回到這一點)。

由於酶是如此有效的催化劑,1990 年代的研究人員試圖開發新的酵素變體,以驅動人類所需的化學反應。一個致力於此領域的,是總部設在美國加利福尼亞州南部的斯克里普斯(Scripps)研究所中,由已故的巴爾巴斯三世(Carlos F. Barbas III)所領導的研究小組。李斯特在巴爾巴斯的研究小組中獲得了博士後研究員的職位,此時一個絕妙的想法誕生了,從而導致今年諾貝爾化學獎其中的一項發現。

李斯特跨出了盒外來思考

李斯特在研究催化抗體(catalytic antibodies)。通常情況下,抗體會附著在外來病毒或我們體內的細菌之上,但斯克里普斯的研究人員重新設計了它們,使得它們反而可以驅動化學反應。

在研究催化抗體期間,李斯特開始思考酵素實際上是如何的運作。它們通常是由數百個胺基酸所構成的巨大分子,除了這些胺基酸,很大一部分的酵素也含有能幫助驅動化學反應的金屬。但是 —— 這就是重點 —— 許多酵素在沒有金屬幫助的情況下,也能催化化學反應。此外,反應只是由酶中的一個或幾個單獨的胺基酸所驅動的。李斯特跳脫出盒外所問的問題是:胺基酸是否必須是酶的一部分才能催化一個化學反應?或者一個單獨的胺基酸或其它類似的簡單分子,是否也可以達成同樣的工作?

產生具有革命性的結果

他知道 1970 年代初就有人研究過,用一種名為脯胺酸的胺基酸作為催化劑 —— 但那是 25 多年前的事了。當然,如果脯胺酸真的是一種有效的催化劑,當然有人會繼續研究它吧。

這或多或少是李斯特的想法;他認為沒有人繼續研究這一現像的原因,是發現效果不是特別好。 在沒有任何真正的期待下,他測試了脯胺酸是否可以催化一種「醛醇反應」(aldol reaction),將其中來自兩個不同分子的碳原子結合在一起。這只是一個簡單的嘗試,但令人驚訝的是,它立即奏效。

李斯特確定了自己的未來

通過他的實驗,李斯特不僅證明了脯胺酸是一種有效的催化劑,而且還認為這種胺基酸可以驅動不對稱催化反應。在兩個可能的鏡像產物中,其中的一個比另一個更易生成。

與之前測試脯胺酸作為催化劑的研究人員不同,李斯特了解它可能具有的巨大潛力。與金屬和酵素相比,脯胺酸是一個化學家夢幻的工具。它是一種非常簡單、廉價且環保的分子。當他在 2000 年 2 月發表他的發現時,李斯特將使用有機分子進行的不對稱催化,描述為一個具有很多機會的新穎概念:"這些催化劑的設計和篩選是我們未來的目標之一"。

不過他並不孤單,在加利福尼亞北部的一個實驗室裡,麥克米蘭也在朝著同樣的目標努力。

麥克米蘭將敏感的金屬拋諸腦後

兩年前,麥克米蘭剛從哈佛搬到加州大學伯克萊分校。他在哈佛曾致力於改善使用金屬的不對稱催化反應,那是一個受到許多研究人員關注的領域,但麥克米蘭注意到,為何研究人員開發的催化劑在工業界卻很少使用?他開始思考原因,並認為那是因為敏感的金屬使用起來很困難,而且太貴了。一些金屬催化劑所要求的無氧無濕氣的條件,在實驗室中運作相對簡單,但要在這種條件下進行大規模工業製造是很複雜的。

他的結論是,如果要讓他正在開發的化學工具有用,他需要一個新的思維。所以,當他搬到伯克萊時,他把金屬拋在腦後。

開發了一種型式更簡單的催化劑

取而代之,麥克米蘭開始設計簡單的有機分子 —— 就像金屬一樣 —— 可以暫時提供或容納電子。在這裡,我們需要定義什麼是「有機分子」 —— 簡而言之,那是建構所有生物的分子。他們擁有一個穩定的碳原子骨架,各種活性化學基團可附著在這個碳骨架上,它們通常含有氧、氮、硫或磷。

因此,有機分子是由簡單而常見的元素組成,但是,取決於它們是如何組合在一起的,它們可以具有複雜的性質。麥克米蘭的化學知識使得他認為,若要用有機分子來催化他感興趣的反應,它需要能夠形成一個「亞胺離子」(iminium ion),這個離子包含了一個氮原子,而且對電子具有天生的親和力。

他選擇了幾種具有正確特性的有機分子,然後測試了它們驅動狄耳士-阿德爾(Diels-Alder)反應的能力,化學家用這個反應來建構碳原子環。正如他所期盼並相信的那樣,它們運作得非常出色。其中的一些有機分子,在不對稱催化方面的表現也很突出。在兩個可能的鏡像產物中,其中一個佔了 90% 以上。

麥克米蘭創造了有機催化一詞

當麥克米蘭準備發表他的結果時,他意識到自己發現的催化概念需要一個名字。事實上,研究人員雖早已成功地使用有機小分子催化化學反應,但這些都是個別單獨的例子,沒有人意識到這種方法可以被推廣。

 麥克米蘭希望找到一個術語來描述這個新方法,如此一來其他研究人員就能夠理解,尚有更多有機催化劑仍未被發現。他的選擇是「有機催化」(organocatalysis)。

於 2000 年 1 月,就在李斯特發表他的發現之前,麥克米蘭送出了他在科學期刊上發表的原稿。文章中的引言寫著:

"在此,我們介紹了一種新的有機催化策略,而我們預計這個新策略將適用於一系列的不對稱轉化。"

有機催化應用的蓬勃發展

李斯特和麥克米蘭各自獨立地發現了一個全新的催化概念。從 2000 年至今此領域的發展幾乎可以比擬為淘金熱,其中李斯特和麥克米蘭保持著領先地位。他們設計了大量廉價且穩定的有機催化劑,可用於驅動各式各樣的化學反應。

有機催化劑不僅一般由簡單分子組成,在某些情況下 —— 就像自然界的酵素一樣 —— 它們可以在輸送帶上工作。以前,在化學生產過程中,需要對每個中間產物進行分離和純化,否則副產物的量會太多,這導致了在化學合成的每個步驟中都會有一些物質損失。

有機催化劑的寬容度則比較高,因為相對而言,合成過程中的幾個步驟可以連續進行,這稱為串級反應(cascade reaction),可以減少許多化學合成中的浪費。

番木虌鹼的合成效率提高了 7,000 倍

一個有機催化使分子建構更有效率的例子,是合成天然且極其複雜的番木虌鹼分子。許多人會從謀殺案件小說女王阿加莎・克莉絲蒂(Agatha Christie)的書中認出番木虌鹼。然而,對於化學家來說,番木虌鹼的合成就像一個魔術方塊:一個步驟越少越好的挑戰。

在 1952 年首次合成出番木虌鹼時,需要經過 29 種不同的化學反應步驟,只有 0.0009% 的起始物被轉換成產物,剩下的都浪費掉了。

到了 2011 年,研究人員能夠使用有機催化和串級反應,在僅僅 12 個步驟中建構番木虌鹼分子,生產過程的效率提高了 7,000 倍。

有機催化在藥物生產中最為重要

有機催化對經常需要不對稱催化的藥物研究產生了重大影響。在化學家可以進行不對稱催化之前,許多藥物分子都含有兩個鏡像的異構物。其中一個是有活性的,而另一個可能有時會產生不良的影響。一個災難性的例子是 1960 年代的沙利多邁(thalidomide)醜聞,沙利多邁藥物分子的一個鏡像,導致數千個發育中的人類胚胎產生嚴重畸形。

使用有機催化,研究人員現在可以相對簡單地製造大量不同的不對稱分子。例如,他們能以人工方式來合成具有治療潛力的物質,否則就只能從稀有植物或深海生物中,分離出微量的相同分子進行研究。

在製藥公司,這種方法還用於簡化已知藥物的生產。這方面的例子包括用於治療焦慮和抑鬱的帕羅西汀(paroxetine),以及用於治療呼吸道感染的抗病毒藥物克流感(oseltamivir)。

簡單的構想往往是最難設想的

我們可以很簡單地舉出數千個如何使用有機催化的例子 —— 但為什麼沒有人更早提出這種簡單、綠色且廉價的非對稱催化概念?這個問題有很多答案,其中一個是簡單的構想往往是最難設想的。我們的觀點被這個世界應該運作的模式,先入為主且強烈地遮蔽了,例如只有金屬或酵素才能驅動化學反應的想法。李斯特和麥克米蘭成功地打破了這些先入為主的想法,找到了困擾化學家數十年問題的巧妙解方。因此,有機催化劑才能夠 —— 在此時此刻 —— 為人類帶來莫大的裨益。

參考資料

諾貝爾化學獎譯文_96
15 篇文章 ・ 18 位粉絲
「諾貝爾化學獎專題」系列文章,為臺大化學系名譽教授蔡蘊明等譯者,依諾貝爾化學獎委員會的新聞稿編譯而成。泛科學獲得蔡蘊明老師授權,將多年來的編譯文章收錄於此。 原文請參見:諾貝爾化學獎專題系列

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從身高就能看出陰莖有多長?關於陰莖長度的那些事
miss9_96
・2020/06/18 ・1763字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 以下文章以陰莖的相關研究為主題,請斟酌觀看。

「身高越高,陰莖越長;體重越重,陰莖越短1。」我們都多少有耳聞過男性的陰莖長度可以透過身高、耳垂,或腳的大小,來進一步推測2。咦(大驚),這是真的嗎?身高、體重、腳掌大小等真的跟陰莖的長度有關係嗎?

眾人非常有實驗精神的在討論陰莖長短(並不是)圖/wikipedia

陰莖平均有多長?能從外表看出來嗎?

自古以來,人類就對「如何從外觀,判斷陰莖長短」相當熱衷。相關統計最早可追溯到 1899 年,當時的科學家透過統計發現,身高和陰莖長度成正相關(r=0.44, p<0.01)2。然而,這已經是相當古早以前的報告,怎能代表堂堂的現代男子呢?

為了解開這個謎團,義大利科學家徵召了 3,300 名 17-19 歲的男性,於 2001 年發表了共同研究1,統計結果如下:未勃起且未拉直的陰莖長度中位數是 9 公分,而未勃起且拉直後的陰莖長度中位數是 12.5 公分 註1。只有 2.5% 的男性在未拉伸時短於 4 公分,拉直後仍短於 7 公分註2

中位數 2.5百分位數 97.5百分位數
未勃起、未拉直 9 公分 4公分 12.5公分
未勃起、拉直後 12.5公分 7公分 17公分
  • 來個對比物:新上市的 iPhone SE2,長度為 13.8 公分

團隊再細究身高、體重和陰莖長度之間的關係發現1:不論是未拉直或是拉直後的陰莖長度,都與身高呈正相關,而與體重和 BMI 呈負相關。

換言之,在這份統計當中我們可以知道:身高越高,陰莖越長;體重越重,陰莖越短(蓋章!)。

不過關於陰莖長度與其他身體部位關係的研究不只這一起。1993 年的加拿大團隊發現,陰莖長度和腳掌大小間,也有相關性!腳掌越長、陰莖越長;儘管是微弱的相關性,但仍具統計意義(r = 0.27, p <0.02)2(嗯哼~想買大一點的鞋子了嗎?)。

陰莖長度和腳掌大小間也有相關性。圖/wikimedia

而在 2015 年,英國研究蒐集過往 17 篇研究、15,521 位全球男性的資料。結果顯示,未勃起的陰莖長度平均為 9.16 公分;勃起後長度為 13.12 公分。從分布來看,100 位男性中,只有 5 位勃起後的陰莖長度超過 16 公分4。BUT,理想與現實總是有差距,特別是問男性自己的陰莖有多長的時候……

顯然實際的陰莖長度,與鄉民們的三十公分有相當大的差距。那到底是鄉民們真的特別雄偉,還是其實是⋯⋯特別有想像力呢?

有了性經驗,就覺得自己好長好長?

男性幻想裡的陰莖尺寸只有三種:大、超大、大到連門都走不出去3

研究發現,男性心目中的「理想陰莖長度」比實際的平均尺寸,更長3(相當不意外呢XD);且根據調查,近七成的異性戀男性希望自己的陰莖更大 3 註3(不意外 combo)。那男性對於自己陰莖大小的自我判斷和什麼因素有關呢?

男性對自己陰莖大小的自我評估,似乎和自信有關係。圖/plurk.com

2019 年在《性與婚姻治療期刊(Journal of Sex & Marital Therapy)》的一篇研究,召集了大學生們(多數為白種人),請他們「自己的陰莖長度自己填」。有趣的是,有性經驗的男性,所填報的勃起長度,遠高於客觀數值(過往文獻中,由研究人員量測、非受測者自評的平均值),分別是 6.62英吋/16.8 公分(自己填)和 5.36 英吋/13.6 公分(客觀平均值)3。而沒有性經驗的男性,在自我填報時,明顯謙虛、實際許多(5.67 英吋/14.4 公分)。

這群有性經歷的男性中,有三成自稱有超過 7 英吋(約 17.8 公分),更有 10% 的大學生自稱擁有超過 20 公分的陰莖(8英吋) 3。有趣的是,研究團隊也發現,社交滿意度高的男性,比其他人更容易報告自己擁有更大的陰莖。

男性啊~你真是種自我感覺超良好的生物呢~

  • 註1:長度的定義為陰莖背側、陰莖尖端至底部連接恥骨皮膚的量測距離
  • 註2:短小陰莖(Micropenis),定義為陰莖長度在 2.5 個標準差。資料來源:尺寸不重要 合適才重要 有愛最重要。台灣男性學醫學會
  • 註3:陰莖增大手術平均只增加 1~2 公分的長度及 2.5 公分的圓周長。資料來源同註2

參考文獻

  1. R Ponchietti, N Mondaini, M Bonafè, F Di Loro, S Biscioni, L Masieri (2001) Penile Length and Circumference: A Study on 3,300 Young Italian Males. European Urology. DOI: 10.1159/000052434
  2. Kerry Siminoski MD & Jerald Bain BSc Phm, MD, MSc (1993) The relationships among height, penile length, and foot size. Annals of sex research. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00849563
  3. Bruce M. King, Lauren M. Duncan, Kelley M. Clinkenbeard, Morgan B. Rutland & Kelly M. Ryan. (2019) Social Desirability and Young Men’s Self-Reports of Penis Size. Journal of Sex & Marital Therapy. DOI: https://doi.org/10.1080/0092623X.2018.1533905
  4. 鄉民的標配是30公分,那人類的陰莖平均到底是多長?泛科學。2015/03/05
所有討論 4
miss9_96
170 篇文章 ・ 632 位粉絲
蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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打造~屬於自己的滿屋星斗
邱文凱
・2014/01/13 ・2828字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 473 ・五年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

文 / K、摸呵呵

還真是不想開箱阿XD

不想破壞這期《大人的科學》新型針孔式星象儀很精美的包裝,但想看到滿天星斗的慾望還是熊熊燃燒著。

所以,開始打造屬於我的星空吧!

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封面好多鑽石,不只五倍星星,超美的呀(讚嘆到又忘了要開箱XD)

 

好了…開箱吧

其中一面裝著各式各樣的組裝零件,有底座、支柱、馬達、螺絲、燈泡等等

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另一面則裝著組裝恆星球的黑色投影片(所謂的黑柑仔裝豆油?)

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一一檢查時

會發現《大人的科學》新型針孔式星象儀的許多零件都精心設計過。而它們有什麼祕密呢?各位就靜候我一個個來說明吧。

對了,這期的附錄需要使用到螺絲起子,所以再拿出《大人的科學》35mm雙眼相機內附的磁性螺絲起子吧。(具有磁性讓螺絲緊緊跟著你)

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光從包裝上的貼心,就可以看到廠商有多用心;為了保護齒輪箱,還特別加上一塊特製的黑色泡棉固定。

跟以往《大人的科學》系列產品一樣,電線的部分都會打結以節省收納空間,拆的時候要小心,別扯斷了!

接著組完馬達組時,要注意齒輪疊放的順序有沒有誤(有誤的話,就無法順利運作了,下圖供參照)

組裝時發現的第一個特殊小設計(紅圈框住處)

為了方便燈座導線可以連接至底座的電路板,特別在齒輪箱上設計一缺口,供導線穿過(貼心指數★★★☆☆)

再來第二個特殊小設計:

居然在主軸內附上鉤子來固定兩組導線,讓其可以更順利的連接到底座,貼心指數再上升(貼心指數★★★★☆)

在組裝支柱時,還發現了特別用來設計鎖螺母的第三個小設計—螺母轉動器,方便你可以隨時調整鬆緊(貼心指數★★★☆☆)

再將電路板組裝上時才突然發現,這期的附錄需要不常使用的2號電池(雜誌建議是鹼性的,可能希望有更穩定的電流輸出),而第一代星象儀則是使用3號電池,可能是因為新版的多了旋轉功能以及一顆神奇的特製燈泡,所以更加消耗電能。

而馬達電源端子線的插入方向,也會影響其旋轉方向(可參考下圖),等一下會分享一個方法,讓你可以自由調整要投影北或南半球的星空喔

STAR12

 

重頭戲來啦~

這期的燈泡是日本投影燈泡製造商細渕電球-專為這款針孔式星象儀設計的,而且是手工製作的!!! (貼心指數★★★★★)

PS:如果大家對燈泡有興趣可以參考維基上的條目

還有這顆從1901年就一直亮到今天的燈泡爺爺(網路攝影機記錄下來的燈泡即時影像)

 

跟一般燈泡比較之下

特製燈泡的玻璃罩較大,但燈絲卻比較短(見下圖)

特製燈泡規格:2.5V,0.75A

一般燈泡規格:2.5V,0.3A

STAR14

為什麼要如此設計呢?

其實有兩個原因:

  1. 燈絲短代表電阻小,在同樣的電壓下,會通過更大的電流,發出的光會更加明亮(由【歐姆定律】 V=IR推斷)
  2. 因為燈絲短,發出的光會更接近"點光源",這樣穿過小孔投影出去的光點會近似正圓形,而燈絲長的燈泡,從小孔投影出去的光點則會變形

(因為原先光源並非「圓點」,可參考維基針孔成像條目)

其實《大人的科學》35mm雙眼相機也有運用針孔成相原理喔。

就是那個光

比較之下,明亮程度還真的有差。

(ps:將燈泡裝到台座時,別轉得太用力,以免燈泡玻璃破裂)

STAR15

再來又是另一場重頭戲—恆星球的組裝。先將恆星投影片2、3、5、6組裝完後……

我猜有許多朋友陷入了天人交戰,到底要投影北半球還是南半球的星空呢?

這裡提供一個小方法,讓各位可以自由更換北、南半球的星空投影

首先,準備隱形膠帶跟手套

想先投影北半球的話,就先將投影片2、3朝向上方,將投影片1以隱形膠帶依照對應的文字黏貼上去。

(如下圖,得先將投影片上的膠膜先撕去,才能用膠帶黏貼,所以戴上手套,以免指紋印在投影片上)

因為隱形膠帶黏性較弱,所以可隨時拆掉更換成南半球投影。

STAR18

下圖便是南北半球投影的主要差異(左圖是北極觀看到的星空,右圖是南極看到的星空)

STAR19

圖片來源:香港太空館的網上互動星圖模擬

 

大家如果想更深入了解南北半球的星空差異

可以試試看Stellarium這套虛擬天文館開源軟體,可以模擬星座的移動、大氣和光線效果、星座繪圖、向流星許願……等等強大功能。或者自己做一顆天球儀出來一探究竟(感謝蘇明俊、楊淑惠老師的分享)。

做完的恆星球,讓我看到了N顆鑽石星點,超級感動的阿。(聽說是跟星象專家大平貴之一起合作設計的)

最後以黑色貼紙做修飾,以邊角防漏光影響投影效果,並將恆星球裝到台座上、與台架接合,就大功告成囉。

STAR21

在寂寞的黑夜裡,躺在床上看著由小燈泡投影出的點點星光,看著銀河、星座,雖然無法和看見真實星空的震撼比擬,但滿屋的投影星斗,不僅溫暖了你我的心,也讓我們以另一種形式見證宇宙浩瀚的美。

STAR22

(部分圖片感謝學妹洪淑靜提供)

也可以學學這位網友利用縮時攝影來記錄星空流轉的點滴

 

PS:聽說這期雜誌十分熱銷,如果有買不到的讀者

不妨試試自行DIY喔,以下提供兩個範例供大家參考:

邱文凱
9 篇文章 ・ 0 位粉絲
相信著 "以人化物" 器物再美,缺乏人的溫度,終將不完美 而若多一分人性的溫暖,便能包容原先器物的小缺陷 這是設計科學小物的初衷 希望這些東西能充滿著溫暖,無論是手心的亦或是內心的

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蝶.花-萬花筒Part2
邱文凱
・2013/11/11 ・1723字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 461 ・五年級

緣起

之前一時興起組了一台《大人的科學》35mm雙眼相機,想說是否可以來改造一下,因此就利用自己很愛做的萬花筒(詳見鏡花水月),來打造一個獨一無二的延伸鏡頭。

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所需材料

1

  1. PC鏡板(一些較大的書店或美術行有賣,價格70-100之間)
  2. 200P西卡紙(這種厚度的比較好塑形)
  3. 雙面膠
  4. 美工刀
  5. 膠帶

製作流程

1. 於PC鏡板背後做切割標記

2

2. 切割PC鏡板

3

3. 稍微使用美工刀劃開黃色虛線處(有兩條,方便之後彎折)

4

4. 將切下的PC鏡板,沿剛才劃開的兩條線折成一個正三角形(頂部用膠帶固定)

5

5. 切割200P西卡紙做鏡筒(8.5cm是為了符合相機鏡頭圓周長以及預留黏合邊,7.2cm是留黏合邊讓相機跟萬花筒鏡頭相接)

6

7

PS: 鏡頭直徑2.5cm,圓周長大約7.85cm

6. 將裁好的西卡紙捲成圓柱,用雙面膠固定(捲成比相機鏡頭大一些,剛好可以卡上去)

8

7. 將三角鏡放入圓紙筒中,並塞入廢紙,固定其三頂點(這樣做可以藉由廢紙厚度,調整三角鏡於筒中的位置)

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8. 安裝萬花筒鏡頭於相機上(稍微用雙面膠或保麗龍膠固定)

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9. 拿起相機去拍攝吧(以下為手機模擬效果)

一開始只想到隨意拍攝XD

多重影分身の术

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拍景物時

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後來突然想到可以拍蝴蝶,結果意外的,蝴蝶幻化成花!!!

蝶.花

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相片0058

更多實例(部分圖片,感謝好友陳民峰提供)

生活應用:

萬花筒利用的是,多次反射來達到絢麗的視覺效果。像印度為了讓大家養成將垃圾隨手丟入垃圾桶的習慣,就設計出垃圾萬花桶(Cleanoscope),每當有人丟進新垃圾後就會出現不同的景象。

 

馬路上看到的反光器也是利用到多次反射的原理

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(credit: CC by Bidgee@wikipedia)

它是藉由三個互相垂直的平面鏡,組成角反射器,讓射向三鏡的光線反向射回(如下圖)

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(credit: CC by Chetvorno@wikipedia)

人類的太空任務中,角反射器也曾經應用在測量準確的月-地距離
阿波羅十一、十四、十五號在月球上曾裝上回向反射器(由許多角反射器為單位組成,下圖為阿波羅十五號的回向反射器)

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它是藉由反射地球上發出的雷射光,測出月球與地球之間的距離
(回向反射器詳細資料可參考:Lunar Retroreflectors Lunar Laser Ranging experiment

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邱文凱
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相信著 "以人化物" 器物再美,缺乏人的溫度,終將不完美 而若多一分人性的溫暖,便能包容原先器物的小缺陷 這是設計科學小物的初衷 希望這些東西能充滿著溫暖,無論是手心的亦或是內心的