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嘗試找出綠光雷射筆鑑定冒牌橄欖油背後的科學

葉綠舒
・2014/04/15 ・1190字 ・閱讀時間約 2 分鐘

最近有則新聞,華盛頓雙語小學的學生發現,只要使用綠光雷射筆就可以鑑定橄欖油是否摻雜假油(1)。

新聞中提到,用綠光雷射筆照射天然橄欖油會發出紅光,而照射摻混的油品會發出黃光。這中間的原理是什麼呢?

筆者首先就想到天然的葉綠素在照光以後,所吸收的光能如果沒有傳遞出去(也就是啟動光反應),過一段時間之後,這個光能就會釋放出去。

但是釋放出去的光能,並不就是原先吸收的光能,能量的轉換從來都不是百分之百,一部份的能量會以光能的形式放出,餘下的能量則以熱能的形式散失掉。因此,研究者很早就知道,葉綠素在照光後一段時間,會放出波長為735nm與700nm的紅色螢光(2, 如下圖):

Fluorescence_of_chlorophyll_under_UV_light
圖片來源:維基百科

天然橄欖油多少會有一點葉綠素在裡面,所以,天然的橄欖油有一點點淺淺的綠;因此,假設該實驗看到的紅色螢光是來自於葉綠素,是很合理的。

筆者也去查了一下,目前市面上販售的綠光雷射筆的波長為532nm,的確是落在綠光的範圍。

但是,研究光合色素的人也都知道,葉綠素之所以是綠色的,正因為它不吸綠光;所以,如何能使用綠光雷射筆來讓葉綠素發紅色螢光呢?

讓我們先來看一下葉綠素a與葉綠素b的吸收光譜。

600px-Chlorophyll_ab_spectra-en.svg
圖片來源:維基百科

可以看到,葉綠素a與葉綠素b在500-550nm的範圍內只吸收很少的光,尤其是葉綠素a(圖中的藍線),根本等於不吸綠光。不過,葉綠素b(圖中的紅線)還是有吸少量的綠光,只是相比於它們對藍光(500nm以下)、紅光(600nm以上)看來,這兩種色素吸綠光真的很少很少。

不過,因為雷射是屬於單一波長,而且能量較高,可能是因為這樣,所以用綠光雷射筆可以看到它發紅光吧?!筆者倒是很好奇它發出的紅光的強度,畢竟在新聞上看不出來。

至於摻混的油發黃光到底是怎麼回事呢?筆者找了很久,沒有找到銅葉綠素的吸收光譜,也沒有找到它在吸光之後是否會發螢光,以及發出的螢光的波長;但是從網路上的資料可知,可以使用403-406nm波長的光(這個範圍是藍光~紫光)來進行定量。

所以發出的黃光,到底是不是來自於銅葉綠素呢?當然,因為黃光的能量還是比綠光要低,所以還是不能排除這個可能;而市面上最常見的紅光雷射筆,在這個試驗上是完全不能用的,因為紅光雷射筆的紅光會與葉綠素本身發出的紅色螢光混淆。

其實筆者真正想要試試看的是,購買葉綠素b與銅葉綠素,將它們溶在食用油裡面,然後放在阿簡老師的黑色箱子裡,用綠光雷射筆照一下,應該就知道到底發黃光的是什麼囉!

 

參考文獻:

  1. 2014.4.12. 綠鐳光筆 小學生辨橄欖油真假。自由時報。
  2. 2014.3.14. Wikipedia. Chlorophyll fluorescence.

文章難易度
葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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「數」養生活就從今天開始!談談數學教育的跨領域思維 ft. 數感實驗室賴以威老師【科科聊聊 EP.58】

PanSci_96
・2021/09/24 ・2816字 ・閱讀時間約 5 分鐘

賴以威老師近年來不餘遺力的推廣數學教育,他與數感實驗室的團隊前進校園,設計好玩好學的國小實驗課、以身作則的舉辦教師研習、還配合國中課業需求推出必修課與題本,業務早已超過數感實驗室剛成立時的規模。一路走來雖然秉持一貫的教育理念,但在教育現場實現了多少?改變了什麼?本集泛泛泛科學邀請賴以威老師談談數學教育的探究、實作與跨領域思維!

不餘遺力地推廣數學教育的賴以威老師。圖/賴以威 提供
  • 02:03 數感實驗室的數學教育

數感實驗室」一開始是賴以威老師與太太 Stacy 於 2016 年成立的粉專,主要刊登數學文章,不過後來發現都是大人在看,粉專並沒有適合小朋友的數學教育,夫妻倆便著手開發好用、好學、好玩的數學課程,從知識切入,跨領域整合數學、科學、歷史、人文、藝術等領域。

延伸閱讀:數學風箏│巨大化,正四面體風箏!在家防疫DIY【數學實驗課】國小數學實驗課 秋季視訊班

開發好玩又好學的數學課程。圖/賴以威 提供
  • 05:50 以威老師如何做到跨域整合?

以威老師表示最原始的動力當然是興趣使然,除此之外還跟他在博士班培養出來的能力有關:研究方法、定義問題、找資料、實現概念,這些能力不僅限於研究,更一路演變成他後來從事科普的技能。下關鍵字、判別可信度、延伸搜尋、產生內容…這些都需要經驗累積。「只講科學不講故事很可惜」,他認為科普內容都要帶出科學背後的意義,所有科學事件都是一個故事,可以多面向探討,自然而然的做到跨領域。

  • 11:20 108 課綱期望學生達到的素養是否太強人所難?

以威老師坦承 108 課綱講求的探究活用精神是他到研究所才掌握的能力,這樣要求國高中生似乎其困難。但是以前的教學觀念不一定要蕭規曹隨,小孩能否學會什麼都是可以討論的,「探究活用」是看待知識的態度,的確有可能在國高中階段就學會。

延伸閱讀:數感盃

  • 16:12 我們該以什麼態度看待新課綱?

如果我們把新課綱定義為培養好奇心,為了滿足好奇心,學生必須主動探究知識,而不是被動學習。好奇心就是這個時代學習的重要因素。當課堂不再是知識的唯一管道,老師不一定得擔任教學角色,當老師必須做的事變少了,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。

老師不一定得擔任教學角色,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。圖/賴以威 提供
  • 18:21 實務上有這麼理想嗎?

在數感實驗室舉辦的教師研習中,團隊遇過非常積極的老師、也遇過只習慣過去教法而否定新教法的老師,賴以威覺得這都在所難免,數感只能做更多研習,讓更多老師認同教學理念,並提供材料幫助老師無痛轉換。而家長與孩童方面,偶而也會有人反應都沒算到數學題目,對新教法不甚理解,這些都需要慢慢溝通。參與新課綱的人很多:老師、家長、學生、政府、大學、民間團體…我們都需要勾勒出共同的理想。

  • 23:55 何謂「數感」?

團隊認為數感分成「察覺關聯」與「應用數學分析決策」兩個層次。對不熟悉的人來說還是要輔以大量舉例才有機會了解,對孩童來說得花更多時間領會。所以團隊鼓勵大家來參加數感實驗室的活動,從機器人輸入輸出的參數體會函數概念、蓋紙房子學習錐體柱體與建蔽率、還有這次的四面體風箏與曲線刺繡都是數感的一種!

追蹤:數感活動

孩童正製作的四面體風箏也是數感的一種!圖/賴以威 提供
  • 28:10 人人有數感

Uber 饗食方案划算嗎?集點卡可以省多少錢?股票會賺嗎?人們平日的決策過程都是數感的表現,但是很多人卻把自己會的數學當作常識,自己不會的數學當做數學。其實,只要有算就是數學,意識到更多生活方面都可以應用數學還可以幫助我們過更好的生活。當你不排斥其他領域,就能夠處理更多知識、解決更多問題。

  • 31:57 教學理念與升學表現的平衡

一昧在教學中強調好奇心又太過理想化,尤其國中生有升學壓力必須顧及學業表現。數感團隊也在拿捏,從強調好奇心的數學課向升學的方向靠攏。像是數感的國中課程就有許多建立數學情境的素養題目:講求平均值的區間測速、二十進位的瑪雅數字、正負數計算高鐵票價,這樣同時培養了探究實作的素養也搭配學校課程幫助課業表現。

延伸閱讀:不需要測速照相機就能抓超速?區間測速原理大解析- PanSci 泛科學

  • 38:13 數感實驗室的課程設計

數感實驗室目前堆出的課程有國小與國中兩種,國小數學實驗課以引發好奇心為主,國中必修課與生活情境連結幫助課業提升。

其中九年級非選實戰題考驗著把文字轉換為數學問題的能力,是學生最缺乏也最難教的,甚至很多高中生都還再學習。從這點來看,有老師認為七年級題本也可以給高中生做。當然數感也希望盡快開發出對應完整學程的課程讓所有學生直接使用。

另外題本也可視為科普文章,大人也可以寫喔。y 編回憶起學生時代的題目才發現都沒搞懂,因為以前的教學沒有連續的思維養成,希望現在的題本可以整合以前學習的片段知識。

  • 43:12 更多關於數感的資訊

追蹤數感實驗室官網,獲取精選文章、影片、課程與活動資訊、題本、還有賴以威老師親簽書籍喔!

節目的最後,以威老師也分享疫情期間的線上課程其實比較辛苦,但有些功能如軟體模擬、分組、Jamboard、延伸閱讀等等也是實體課程做不到的。另外線上課程不限地點皆可參加,連家人都可旁聽,這些特性都必須好好把握的。


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PanSci_96
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