一、實驗設計單位

國立彰化師範大學物理學系

二、實驗原理

將導線從電池正極連接到電燈泡的銅片，再從電燈泡的燈頭尖端連接到電燈泡的銅片，再從電燈泡的燈頭尖端連接到電池負極，構成一個連續的閉合迴圈，則這些電燈泡與電池是以串聯方式成串聯電路。

三、材料準備

1. 電池組3組
2. 三色LED燈 各1個
3. 電阻
4. 麵包板
5. 白光手電筒
6. 黑色瓦楞紙、紙板、白紙 各1張
7. 光柵

四、實驗步驟

【製作LED燈組合】

1. 觀察LED燈，長腳是正極；短腳是負極。
2. 將LED燈插在麵包板上面，再將電阻也插上去（防止燈泡燒壞）。
3. LED燈接上電池，紅線接長腳（正極）；黑線接短腳（負極）。
4. 其他兩個LED按照上述步驟完成，即獲得三個LED燈台。
5. 將三個LED燈台組合起來。

【布景裝置】

1. 紙板中間開一個洞並立起固定，紙板對面不遠處放置一張白紙作為布幕。
2. 將LED組合放置紙板另一邊，讓光線可以穿過洞口照到布幕。

【光的大集合】

1. 四周關燈，開啟LED燈光。
2. 布幕上會出現什麼顏色的光呢？
3. 布幕上的三色光合起來會變成什麼顏色呢？

【光的顏色組成】

1. 拿出黑色瓦楞紙，中間開一個洞，洞的大小不要超過光柵。
2. 移開紙板，換上黑色瓦楞紙。
3. 將光柵放置洞口處，並用白光手電筒照射光柵。
4. 白光透過光柵，在布幕上會變出哪些顏色呢？

五、討論與思考

如果串聯與並聯，他們亮度的有什麼差別？

一、實驗設計單位

國立彰化師範大學物理學系

二、實驗原理

液態氮低溫體驗(C)：觀察液氮（LN2，-196℃或是77K）的實際樣貌；液氮容易製造，一公升體積的市售價約七十元，不算非常昂貴。但是，液氮的儲存及運輸則相當不易，需要使用特殊的容器-杜瓦瓶（Dewar flask），其主要特徵為：雙層（避免熱傳導）、真空（避免熱對流）、鍍銀（避免熱輻射）。

將液氮傾倒於地板的常溫環境下時，液氮將因吸收大量來自地板的熱能而迅速氣化，體積急遽收縮變小的同時，會將空氣中的水蒸氣凝結，呈現出雲霧狀的舞台效果；進行此項表演時，應強調避免被凍傷，以及保持通風，以免缺氧。

在液氮（LN2，-196℃或是77K）的低溫環境下，氣球將因溫度下降、體積減少而收縮變小，實際驗證了查理定律的要點：「氣體之體積與溫度成正比」；當氣球浸泡在液氮的時間足夠久，將可觀察到氣球內的空氣會全部液化，轉變成乳白色的液體，只佔據很小的空間。

三、材料準備

1. 液態氮
2. 鐵盆（裝液態氮使用）
3. 保麗龍桶
4. 漏斗
5. 寶特瓶
6. 棉花糖
7. 充氣長形氣球
8. 未充氣氣球
9. 木槌
10. 手套和護目鏡

四、實驗步驟

❗️液態氮屬於極低溫液體，要帶好手套及保護措施再開始實驗唷！

【實驗1】

1. 倒出適量液態氮至鋼盆。
2. 觀察液態氮倒出時，是什麼現象呢？看起來好像是在沸騰？為什麼呢？
3. 將棉花糖丟進液態氮中，放置一段時間後用筷子拿出。
4. 用木槌敲敲看，發生了什麼事？
5. 這次試試看充氣的氣球～
6. 插在液態氮裡的氣球，是變大還是變小呢？再把氣球拿出來，發生了什麼事呢？

【實驗2】

1. 先拿出適量液態氮至保麗龍桶。
2. 再利用漏斗將液態氮倒入寶特瓶中。
3. 氣球包住瓶口，氣球會發生什麼變化？為什麼呢？

五、討論與思考

1. 物質的三種型態是怎麼變化的呢？
2. 氣球膨脹起來了，是熱漲冷縮嗎？

一、實驗設計單位

國立彰化師範大學物理學系

二、實驗原理

血氧濃度，又稱為血氧飽和度，為人體血液中的氧氣濃度。當氧氣透過呼吸系統進入體內後，會隨著血液循環系統運輸至人體各處細胞，供應器官組織運作所需，因此血氧濃度又代表呼吸系統與循環系統的運作指標。夾在手指的儀器測得的血氧飽和度是 SpO2 應大於 95% 。

若血液含氧量不足導致血氧濃度過低時，就可能代表呼吸系統中的「肺部」或循環系統中的動力器官「心臟」出現問題。

血液中戴氧的血汗不帶氧的血對光線的吸收率不同，血氧計中二極體發出兩道光線，一道釋放波長為660 奈米 的光束，另一道釋放 940 奈米。兩道光線吸收率比率可以計算出兩種血紅蛋白的比例。

三、材料準備

1. Arduino uno
2. 血氧機 MAX30100
3. LCD 液晶螢幕
4. 杜邦線（可用Pin排線代替）
5. 市售血氧機（做對比使用）

四、實驗步驟

【安裝編寫軟體】

1. 安裝合適的Arduino開發程式安裝至您的電腦。
2. 可以使用Arduino官網的IDE編輯。
3. 也可以使用mBlock 3進行編輯，可以參看我們開發的mBlock3擴充模組(下載附件)。

【電路安裝】

1. 利用杜邦線安裝LCD面板

(1) 面板上有GND、VCC、SDA以及SCL等可以接線的部分。
(2) 特別注意GND 只能接到Arduino板上的GND上，不然會燒壞，而且很燙。
(3) VCC接到Arduino板上寫著5 V的位置。
(4) SDA接到Arduino板上寫著SDA的位置。
(5) SCL接到Arduino板上寫著SCL的位置。

2. 利用杜邦線安裝血氧機MAX30100晶片

(1) 晶片上有Vin(或Vcc)、GND、SDA以及SCL等可以接線的部分。
(2) 特別注意GND只能接到Arduino板上的GND上，不然會燒壞，而且很燙。
(3) Vin(或Vcc)接到Arduino板上寫著5 V的位置。
(4) SDA接到Arduino板上寫著A4的位置。
(5) SCL接到Arduino板上寫著A5的位置。

【程式撰寫】

1. 我們來動手查查看撰寫血氧計模組程式！

(1) 撰寫IDE程式，控制MAX30100晶片，可以上網參考血氧計的相關程式。不同晶片有不同的寫法喔～
(2) 可以利用mBlock 3程式。我們這裡提供的是MAX30100晶片的擴充模組(下載附件)。

【測血氧囉】

1. 將手指指腹放在血氧機上，觀察螢幕上會的血氧率以及心跳。
2. 你心跳是多少呢?

五、討論與思考

1. 健康的人血氧率？是95%！
2. 市售血氧機跟自己做的有何差異呢？市售血氧機通常有通過國家認證。自己做的只能做為參考。
3. 你有辦法做的比市售的更好嗎？