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高雄市高雄市高雄市高雄市１０６１０６１０６１０６年度國中學生獨立研究成果發表競賽年度國中學生獨立研究成果發表競賽年度國中學生獨立研究成果發表競賽年度國中學生獨立研究成果發表競賽

作品說明書作品說明書作品說明書作品說明書

參賽類別參賽類別參賽類別參賽類別：：：：自然與生活科技自然與生活科技自然與生活科技自然與生活科技

作品名稱作品名稱作品名稱作品名稱：：：：迴光返照迴光返照迴光返照迴光返照────────光反射之應用探討光反射之應用探討光反射之應用探討光反射之應用探討

編號編號編號編號：：：：

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迴光返照迴光返照迴光返照迴光返照────────光反射之應用探討光反射之應用探討光反射之應用探討光反射之應用探討

摘要摘要摘要摘要 本研究欲探討反射表面與反射光量的關係，瞭解這個關係，可在室內裝潢、軍

用隱形飛機，甚至尋找摩擦力大小上獲得應用。在方法步驟上，我們探討反射面的

顏色、材質、光滑或皺褶、反射角度、距離等因素與反射光量的關係，以自製暗箱

及照度計取得實驗數值。另外，在不同材質下，探討反射光量與摩擦力的關係，以

摩擦力實驗組及電子彈力計取得動摩擦力的數值。

取得研究成果如下：

1.色相及明度均會影響反射光量，欲考量室內明亮度，優先順序如下：白＞淡

黃＞淡藍＞淡綠＞深黃＞粉紅 2.材質表面愈平滑，反射光量愈高。 3.相同材質

下，平滑表面較皺褶的反射光量高。 4.相鄰兩反射面愈接近直角時，反射光量愈

高。 5.反射面距離增加，反射光量將更小於平方反比定律 6.材質種類愈相近，

其反射光量與摩擦力之相關係數便愈高，以光照度判斷摩擦力之準確度也愈高。

壹壹壹壹、、、、研究動機研究動機研究動機研究動機

如何有效控制光照量在室內裝潢一直是很重要的事

有時又須將光照減少。因此需要找到兼具美觀與實用性的材質一直是設計師頭痛的

問題。

我們發現如何減少光照量的的方法不只在室內裝潢佔有一席之地

的隱形戰機都拜他所賜才被發明出來

量，包括:顏色、材質、表面是否光滑等

也會影響摩擦力的大小，故我們亦想探討光反射量與摩擦力的關係

一起與我們進入無所不在的光之世界吧

貳貳貳貳、、、、研究目的研究目的研究目的研究目的

一、反射面顏色對光照吸收的影響

二、反射面材質對光照吸收的影響

三、反射面皺褶或平滑對光照吸收的影響

四、反射面角度對光照吸收的影響

五、反射面距離對光照吸收的影響

六、反射面之光照吸收與摩擦力的關係

參參參參、、、、研究器材與設備研究器材與設備研究器材與設備研究器材與設備

一、反射面類型：

(一)反射面顏色

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如何有效控制光照量在室內裝潢一直是很重要的事，有時需要多一些的光線

因此需要找到兼具美觀與實用性的材質一直是設計師頭痛的

我們發現如何減少光照量的的方法不只在室內裝潢佔有一席之地

的隱形戰機都拜他所賜才被發明出來。但其實只需簡單的因素便會有效地改變光照

表面是否光滑等。而材質表面性質除了會影響光反射量

故我們亦想探討光反射量與摩擦力的關係

一起與我們進入無所不在的光之世界吧！

反射面顏色對光照吸收的影響

反射面材質對光照吸收的影響

反射面皺褶或平滑對光照吸收的影響

反射面角度對光照吸收的影響

反射面距離對光照吸收的影響

反射面之光照吸收與摩擦力的關係

有時需要多一些的光線，

因此需要找到兼具美觀與實用性的材質一直是設計師頭痛的

我們發現如何減少光照量的的方法不只在室內裝潢佔有一席之地，連大名鼎鼎

但其實只需簡單的因素便會有效地改變光照

而材質表面性質除了會影響光反射量，

故我們亦想探討光反射量與摩擦力的關係，藉由這個研究，

(二)反射面材質

(三)反射面光滑程度

(四)反射面角度

二、 其他器材：

2

肆肆肆肆、、、、研究過程及方法研究過程及方法研究過程及方法研究過程及方法

一、研究流程圖

二、文獻探討

(一)照度與照度計：照度

單位是勒克斯(lux)，

一般用照度計測量。

(二)光的反射定律：乃指光射到一個介面時

跟入射線和法線在同一平面內

(三)光的透射、吸收和反射

些顏色是由於光作用於物體才產生的

物體的顏色，從顏色角度來看

空間輻射光能量的自發光體

3

照度(Illuminance)是每單位面積所接收到的光通量

，1 勒克斯=1 流明/平方米。對於照度大小的測量方法

。照度計可測出不同波長的強度，可準確的測量結果

乃指光射到一個介面時，其光線反射回原介質時

跟入射線和法線在同一平面內，且入射角等於反射角。

吸收和反射：在我們周圍，每一種物體都呈現一定的顏色

些顏色是由於光作用於物體才產生的。如果沒有光，我們就無法看到任何

從顏色角度來看，所有物體可以分成兩類：

空間輻射光能量的自發光體，即光源。其顏色決定於它所發出光的光譜成

是每單位面積所接收到的光通量，SI 制

對於照度大小的測量方法，

可準確的測量結果。

其光線反射回原介質時，反射線

每一種物體都呈現一定的顏色。這

我們就無法看到任何

：一類是能向周圍

其顏色決定於它所發出光的光譜成

4

份；另一類是不發光體，其本身不能輻射光能量，但能不同程度地吸收、

反射或透射投射其上的光能量而呈現顏色。這裡，我們主要討論不發光體

顏色的形成問題。無論哪一種物體，只要受到外來光波的照射，光就會和

組成物體的物質微粒發生作用。由於組成物質的分子和分子間的結構不同，

使入射的光分成幾個部分：一部分被物體吸收，一部分被物體反射，一部

分穿透物體。

1.透射：透射是入射光經過折射穿過物體後的出射現象。被透射的物體為

透明體或半透明體，如玻璃，濾色片等。若透明體是無色的，除少數光

被反射外，大多數光均透過物體。

2.吸收：物體對光的吸收有兩種形式，如果物體對入射白光中所有波長的

光都等量吸收，稱為選擇性吸收。如果物體對入射光中某些色光比其它

波長的色光吸收程度大或者根本不吸收，這種不等量地吸收入射光稱為

選擇性吸收。物體表面的物質之所以能吸收一定波長的光，這是由物質

的化學結構所決定的。可見光的頻率為不同物體由於其分子和原子結構

不同，就具有不同的本征頻率，因此，當入射光照射在物體上，某一光

波的頻率與物體的本征頻率相匹配時，物體就吸收這一波長（頻率）光

的輻射能，使電子的能級躍遷到高能級的軌道上，這就是光吸收。

3.反射：這裡所說的反射是指選擇反射，非透明體受到光照射後，由於其

表面分子結構差異而形成選擇性吸收，從而將可見光譜中某一部分波長

的輻射能吸收了，而將剩餘的色光反射出來，這種物體稱為非透過體或

反射體。物體對光的反射有三種形式，理想鏡面的全反射、粗糙表面的

漫反射、及半光澤表面的吸收反射；理想的鏡面能夠反射全部的入射光，

以鏡面反射角的方向定向反射，完全漫反射體朝各個方向反射光的亮度

是相等的；生活中絕大多數彩色物體表面，則是居二者之中，稱為半光

澤表面(如印刷用紙的表面)。

(四)色彩的三屬性：包括「色相」、「明度」和「彩度」。色彩的種類非常豐

富，通常可區分為黑、灰、白等不帶任何色彩的「無彩色」和其餘帶有紅、

黃、綠等色彩的「有彩色」。凡是任何一個有彩色均會具備此三要素，無

彩色則只有色相和明度兩個要素。一、色相：指色彩的相貌或名稱，例如：

「紅」、「橙」、「黃」、「綠」...等不同相貌的顏色，就有不同的名稱。

二、明度：指色彩的明暗程度，例如：深藍色或淺藍色等。色彩的明度與

光線的反射率有關，反射較多時，色彩較亮，明度較高；反之，吸收光線

較多時，色彩較暗，明度較低。在無彩色中，明度最高的是白色，最低的

是黑色，在白色與黑色之間，還有各種深淺不同的灰色，構成所謂的「明

度系列」。三、彩度：指色彩的純度或鮮豔度，任何顏色的純色因不含雜

色，飽和度及純粹度最高。因此，任何顏色的純色均為該色中彩度最高的

顏色。純色一旦加入其他顏色，不論白、灰、黑或有彩色，都會降低其彩

度，加入愈多，則彩度愈低。

(五)摩擦力：不同物體之介面間的剪力稱為摩擦力，其力主要來自物體之介面

間彼此的粗糙度所致，還有物體之介面間彼此分子的吸引力。當物體之介

面間的剪力使得物體彼此間沒有產生滑動現象時，稱為靜摩擦力，當物體

之介面間開始產生滑動前的剪力為最大

大小等於施加於物體並與物體之介面平行的力

滑動後，此時的剪力比最大靜摩擦力為小

體之介面間的滑動沒有產生空氣間隙層時

面間的滑動速度加快時

三、研究前準備：製作偵測紙箱

(一)先準備 A3 尺寸紙箱一個

(二)在紙箱側旁挖一個能將燈泡座放入的小洞

(三)將燈泡座及燈泡放入其小洞

(四)取一厚紙板黏於燈泡座之下方

(五)將照度計偵測端固定於箱內紙板下方以接受光照量

箱外以觀察實驗數據

(六)用鐵夾將實驗材料（

四、研究步驟：

(一)反射面顏色對光照吸收的影響

說明：研究目的在探討不同紙張

不同顏色的紙張進行

步驟：

1.將黑色紙箱蓋子蓋上

2.將照度器開啟，並完成歸零程序

3.打開燈泡開始測量

4.重複步驟 3共三次以求取平均

5.分別更換有色紙張之紙張

5

之介面間開始產生滑動前的剪力為最大，稱為最大靜摩擦力

大小等於施加於物體並與物體之介面平行的力；當物體之介面間開始產生

此時的剪力比最大靜摩擦力為小，稱為動摩擦力

體之介面間的滑動沒有產生空氣間隙層時，其力為固定常數

面間的滑動速度加快時，會產生空氣間隙層，因而使得動摩擦力下降

製作偵測紙箱

紙箱一個(含蓋)，於內部貼滿黑色海報紙

一個能將燈泡座放入的小洞。

將燈泡座及燈泡放入其小洞。

取一厚紙板黏於燈泡座之下方，以其固定燈泡座。

將照度計偵測端固定於箱內紙板下方以接受光照量，液晶螢幕端則放於紙

箱外以觀察實驗數據。

（紙張）固定於紙箱另一側即可開始實驗

反射面顏色對光照吸收的影響：

究目的在探討不同紙張顏色對於光照吸收的影響

色的紙張進行研究（全 A4）。

將黑色紙箱蓋子蓋上，且箱子內放置一有色紙張。

並完成歸零程序。

打開燈泡開始測量，待照度器之數據穩定後，讀取其實驗數據

共三次以求取平均值紀錄之。

分別更換有色紙張之紙張顏色，並重複步驟 3~4以取得數據紀錄之

稱為最大靜摩擦力，靜摩擦力的

當物體之介面間開始產生

稱為動摩擦力，動摩擦力在物

其力為固定常數，當物體之介

因而使得動摩擦力下降。

於內部貼滿黑色海報紙。

液晶螢幕端則放於紙

固定於紙箱另一側即可開始實驗。

色對於光照吸收的影響，我們分別使用

讀取其實驗數據。

以取得數據紀錄之。

(二)反射面材質對光照吸收的影響

說明：研究目的在探討不同紙張材質對於光照吸收的影響

不同材質的紙張進行

步驟：

1.將黑色箱蓋蓋上，

2.將照度器開啟，並完成歸零程序

3.打開燈泡開始測量

4.重複步驟 3共三次以求取平均

5.分別更換白色紙張

(三)反射面皺褶或平滑對光照吸收的影響

說明：研究目的在探討紙張皺褶或平滑對於光照吸收的影響

用皺褶與平滑的紙張進行

步驟：

1.將黑色箱蓋蓋上，

2.將照度器開啟，並完成歸零程序

3.打開燈泡開始測量

4.重複步驟 3共三次以求取平均值紀錄之

5.更換白色紙張皺褶或平滑

(四)反射面角度對光照吸收的影響

說明：研究目的在探討不同紙張反射角對於光照吸收的影響

用不同反射角的紙張進行

步驟：

1.將黑色箱蓋蓋上，

2.將照度器開啟，並完成歸零程序

3.打開燈泡開始測量

4.重複步驟 3共三次以求取平均值紀錄之

5.更換白色紙張之折角角度

6

反射面材質對光照吸收的影響（全白色）：

究目的在探討不同紙張材質對於光照吸收的影響

不同材質的紙張進行研究（全 A4）。

，且箱子內放有一不同材質的白色紙張

並完成歸零程序。

打開燈泡開始測量，待照度器之數據穩定後，讀取其實驗數據

共三次以求取平均值紀錄之。

分別更換白色紙張/板之材質，並重複步驟 3~4以取得數據紀錄之

反射面皺褶或平滑對光照吸收的影響：

究目的在探討紙張皺褶或平滑對於光照吸收的影響

用皺褶與平滑的紙張進行研究（全 A4）。

，且箱子內放有一皺褶或平滑的白色紙張

並完成歸零程序。

打開燈泡開始測量，待照度器之數據穩定後，讀取其實驗數據

共三次以求取平均值紀錄之。

更換白色紙張皺褶或平滑，並重複步驟 3~4以取得數據紀錄之

反射面角度對光照吸收的影響：

究目的在探討不同紙張反射角對於光照吸收的影響

用不同反射角的紙張進行研究（全 A4）。

，且箱子內放有一折有不同角度的白色紙張

並完成歸零程序。

打開燈泡開始測量，待照度器之數據穩定後，讀取其實驗數據

共三次以求取平均值紀錄之。

更換白色紙張之折角角度，並重複步驟 3~4以取得數據紀錄之

究目的在探討不同紙張材質對於光照吸收的影響，我們分別使用

且箱子內放有一不同材質的白色紙張/板。

讀取其實驗數據。

以取得數據紀錄之。

究目的在探討紙張皺褶或平滑對於光照吸收的影響，我們分別使

且箱子內放有一皺褶或平滑的白色紙張。

讀取其實驗數據。

以取得數據紀錄之。

究目的在探討不同紙張反射角對於光照吸收的影響，我們分別使

且箱子內放有一折有不同角度的白色紙張。

讀取其實驗數據。

以取得數據紀錄之。

(五)反射面距離對光照吸收的影響

說明：研究目的在探討紙張在不同距離對於光照吸收的影響

分別將紙張擺於離照度計不同距離進行

步驟：

1.將黑色箱蓋蓋上，

2.將照度器開啟，並完成歸零程序

3.打開燈泡開始測量

4.重複步驟 3共三次以求取平均值紀錄之

5.改變白色紙張與光源的距離

(六)反射面之光照吸收與摩擦力的關係

說明：分別測量不同材質表面之反光照度及動摩擦力

摩擦力的關係

步驟：

1.準備待測紙張放在桌上

2.開啟電子彈力計並拉動木塊

3.讓木塊於紙張上穩定移動

4.重複步驟 3.共三次以求取平均值紀錄之

5.更換不同材質的紙張

7

反射面距離對光照吸收的影響：

究目的在探討紙張在不同距離對於光照吸收的影響

分別將紙張擺於離照度計不同距離進行研究

，且箱內放有一離光源固定距離之白色紙張

並完成歸零程序。

打開燈泡開始測量，待照度器之數據穩定後，讀取其實驗數據

共三次以求取平均值紀錄之。

改變白色紙張與光源的距離，並重複步驟 3~4以取得數據紀錄之

反射面之光照吸收與摩擦力的關係：

分別測量不同材質表面之反光照度及動摩擦力，

摩擦力的關係。

準備待測紙張放在桌上，再將摩擦力測量裝置置於紙上

開啟電子彈力計並拉動木塊(紙張保持靜止)。

讓木塊於紙張上穩定移動，並讀取彈力計的數據。

共三次以求取平均值紀錄之。

質的紙張，並重複步驟 3.~4.以取得數據紀錄之

究目的在探討紙張在不同距離對於光照吸收的影響，我們

且箱內放有一離光源固定距離之白色紙張。

讀取其實驗數據。

以取得數據紀錄之。

，以探討光照吸收與

再將摩擦力測量裝置置於紙上。

以取得數據紀錄之。

伍伍伍伍、、、、研究結果與討論研究結果與討論研究結果與討論研究結果與討論

一、反射面顏色對光照吸收的影響

(一)實驗數據圖表：

淡綠

53.4 第一次

53.3 第二次

53.2 第三次

53.3 平均(lux)

(二)研究討論：

1.根據圖表一，可知白紙的反射照度遠大於黑紙

而黑紙會吸收所有光線的緣故

全被吸收。

2.由粉紅與深黃紙張的照度分析

紅主要反射等量紅、藍光

該差距不多。

3.由深黃、淡黃紙張的照度分析

顏色相同，但淡黃明度大於深黃

4.若欲設置明亮空間，室內裝潢的顏色選擇優先順序如下

白＞淡黃＞淡藍＞淡綠

8

反射面顏色對光照吸收的影響

粉紅 深黃 淡黃 水藍

47.0 49.5 67.2 61.3

46.8 49.7 67.0 60.8

46.3 49.4 66.9 59.5

46.7 49.5 67.0 60.5

(表一)

(圖表一)

可知白紙的反射照度遠大於黑紙，此乃因白紙會反射所有光線

而黑紙會吸收所有光線的緣故，但黑紙仍可測得微量照度，

由粉紅與深黃紙張的照度分析，可知兩者相差不大，以色光的反射而言

藍光，深黃主要反射等量紅、綠光，故兩者反射照度應

淡黃紙張的照度分析，可知淡黃照度大於深黃。雖然兩者反射的光

但淡黃明度大於深黃，故淡黃反射照度會大於深黃

室內裝潢的顏色選擇優先順序如下：

淡綠＞深黃＞粉紅

黑色 白色

11.7 72.9

11.6 72.4

11.5 71.7

11.6 72.3

此乃因白紙會反射所有光線

，可見光線並未完

以色光的反射而言，粉

故兩者反射照度應

雖然兩者反射的光

故淡黃反射照度會大於深黃。

二、反射面材質對光照吸收的影響

(一)實驗數據圖表：

瓦楞紙

79.2 第一次

78.6 第二次

78.5 第三次

78.8 平均(lux)

(二)研究討論：

1.根據圖表二，我們發現

透光率較其他高，因此有部分光線穿透

2.四種紙質反射面比較，

具透光性而導致反射光較少

反射面因發散部分光線

因表面紋路凹痕會減低反射光

3.珍珠板與 PP 板同為塑膠材質

PP 板，除了 PP 板反射面較易透光而導致照度下降外

材質表面看起來總是閃亮亮

照度值。

9

反射面材質對光照吸收的影響

影印紙 PP 板 西卡紙 瓦楞紙

75.4 66.6 84.5

75.6 66.2 83.8

75.2 65.8 84.0

75.4 66.2 84.1

(表二)

(圖表二)

我們發現 PP 板反射亮度較其他材質少，可推測因

因此有部分光線穿透，故反射光較少。

，影印紙照度最低，此乃因影印紙厚度較其餘三者薄

具透光性而導致反射光較少。其餘三者反射面較厚，故照度較高

反射面因發散部分光線，故照度較表面平直的雲彩紙、西卡紙低

因表面紋路凹痕會減低反射光，故平整光滑無凹痕的西卡紙照度

塑膠材質，雖表面粗糙，不若 PP 板光滑

板反射面較易透光而導致照度下降外，我們發現珍珠板之發泡

材質表面看起來總是閃亮亮，這些亮點反射強度佳而使珍珠板能維持不錯的

珍珠板 雲彩紙

80.2 85.2

79.8 85.1

80.1 74.9

80.0 81.7

可推測因為材質是塑膠，

此乃因影印紙厚度較其餘三者薄，

故照度較高，但瓦楞紙

西卡紙低，而雲彩紙

故平整光滑無凹痕的西卡紙照度為四者之冠。

板光滑，但照度卻大於

我們發現珍珠板之發泡

度佳而使珍珠板能維持不錯的

三、反射面皺褶或平滑對光照吸收的影響

(一)實驗數據圖表：

第一次

第二次

第三次

平均(lux)

(二)研究討論：

1.根據圖表三可知，同樣材質的紙張

因為皺褶表面使反射光朝不同方向反射

反射回照度計。

2.音樂廰的牆面採用不規則反射面能有效降低回聲的干擾

規則反射面亦能降低反光照度

10

反射面皺褶或平滑對光照吸收的影響

皺褶 平滑

61.4 72.9

61.1 72.4

60.7 71.7

61.1 72.3 (lux)

(表三)

(圖表三)

同樣材質的紙張，若表面弄皺，將使反射照度下降

皺褶表面使反射光朝不同方向反射，不若平滑表面能將大部分光線直接

的牆面採用不規則反射面能有效降低回聲的干擾，而皺褶所形

規則反射面亦能降低反光照度，兩者運用原理相同。

將使反射照度下降，此乃

不若平滑表面能將大部分光線直接

而皺褶所形成的不

四、反射面角度對光照吸收的影響

(一)實驗數據圖表：

第一次

第二次

第三次

平均(lux)

(二)研究討論：

1.我們曲折紙張，藉由不同折數來改變反射面角度

照度的影響。根據圖表四的結果

示反射照度受到反射面角度的影響

2.根據圖表四，8 折折數的反射面

此乃反射面使光線不再垂直入射

反射照度偏低。

3.從 15 折、22 折、29 折數據分析

對稱下降。可以推知 22

所以反射光幾乎可沿原路返回照度計

入射紙面，能降低透光量

4.從 22 折增減折數，均會使相鄰反射面不再夾

致反射光偏離原路徑，

11

反射面角度對光照吸收的影響

15 折 22 折 29 折

75.6 81.3 75.4

75.7 81.0 75.9

75.6 80.7 75.5

75.6 81.0 75.6

(表四)

(圖表四)

藉由不同折數來改變反射面角度，以觀察反射面角度對反射

根據圖表四的結果，發現不同的折數會有不同的反射照度

示反射照度受到反射面角度的影響。

折折數的反射面，其反射照度偏低，有如圖表三將紙弄皺般

此乃反射面使光線不再垂直入射，因形成的小入射角使光線往兩旁反射

折數據分析，其反射照度在 22 折最高

22 折因相鄰兩反射面夾 90度角，故入射角接近

所以反射光幾乎可沿原路返回照度計，故反射照度最高。且因光線不是垂直

能降低透光量，故反射照度亦較平整紙張略高。

均會使相鄰反射面不再夾 90度角(入射角偏離

，故 15 折、29 折之反射照度呈對稱下降

8折

62.0

62.1

61.7

61.9

以觀察反射面角度對反射

發現不同的折數會有不同的反射照度，表

有如圖表三將紙弄皺般，

因形成的小入射角使光線往兩旁反射，故

折最高，15 折、29 折呈

故入射角接近 45度，

且因光線不是垂直

。

入射角偏離 45度)，導

折之反射照度呈對稱下降。

五、反射面距離對光照吸收的影響

(一)實驗數據圖表：

第一次

第二次

第三次

平均(lux)

(二)研究討論：

1.根據圖表五可知，反射面與光源的距離越短

2.依實驗結果，56cm及 76cm

距離呈平方反比定律判斷

及 0.22 倍，但經一次反射後之實際照度則分別

差異分別為-7.38%及-21.18%

光源愈遠，實際照度便減少愈多

12

反射面距離對光照吸收的影響

36cm56cm 76cm

455.0176.0 81.0

466.0175.0 81.0

453.0175.0 81.0

458.0175.3 81.0 (lux)

(表五)

(圖表五)

反射面與光源的距離越短，反光照度也就愈高

76cm 分別為 36cm 距離的 1.56 倍及 2.11

距離呈平方反比定律判斷，其未經反射之理論照度應分別為

但經一次反射後之實際照度則分別為 36cm 的

21.18%，顯示經反射後之照度均會減少

實際照度便減少愈多。

36cm

455.0

466.0

453.0

458.0

反光照度也就愈高。

2.11倍，依照度與

為 36cm 的 0.41倍

的 0.38 倍及 0.18 倍，

顯示經反射後之照度均會減少，且反射面距離

六、反射面之光照吸收與摩擦力的關係

(一)實驗數據圖表：

珍珠板皺褶紙

260.0315.0 第一次

265.0315.0 第二次

265.0315.0 第三次

263.3315.0 平均(gw)

(二)研究討論：

1.根據圖表二、三、六，

有材質及部分材質做摩擦力與光照度之相關係數分析如表八

珍珠板PP 板

80.066.2 光照度

(lux)

263.3233.3 摩擦力

(gw)

材質

相關係數

13

反射面之光照吸收與摩擦力的關係

西卡紙 雲彩紙 PP 板 珍珠板

255.0 270.0 235.0 260.0

250.0 270.0 230.0 265.0

250.0 265.0 235.0 265.0

251.7 268.3 233.3 263.3

(表六)

(圖表六)

，整理各材質光照度與動摩擦力的數據如表七

有材質及部分材質做摩擦力與光照度之相關係數分析如表八

西卡紙 雲彩紙 皺褶紙 珍珠板

84.1 81.7 61.1 80.0

251.7 268.3 315.0 263.3

(表七)

全部 紙質 材質

-0.39 -0.81 相關係數

(表八)

影印紙 瓦楞紙

245.0 265.0

240.0 270.0

240.0 260.0

241.7 265.0

整理各材質光照度與動摩擦力的數據如表七，針對所

有材質及部分材質做摩擦力與光照度之相關係數分析如表八。

影印紙 瓦楞紙

75.4 78.8

241.7 265.0

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※相關係數等級：

±1 為完全相關、≧7 為高度相關、≧4 為顯著相關、＜4 為低度相關

2.根據圖表六分析，紙質部分，影印紙、西卡紙表面光滑，故動摩擦力較小，

雲彩紙、瓦楞紙表面有凹凸紋路，故動摩擦力較大，若將影印紙揉成皺褶狀，

則動摩擦力大幅增加。塑膠部分，PP 板表面較珍珠板光滑，故動摩擦力較小。

3.根據表八資料分析，全部材質之光照度與動摩擦力的相關係數為-0.39，已接

近顯著負相關，若排除塑膠材質，僅就紙質之光照度與動摩擦力做相關係數

分析則為-0.81，達高度負相關，可見若材質種類愈相近，從光照度研判動摩

擦力之大小，其可行性愈高。

4.若只考慮完全相同的紙質(影印紙)，在光滑表面變成皺褶的情況下，其反光

照度減少了，但動摩擦力則相對的增加了。

5.塑膠材質之珍珠板與 PP 板因材質結構迥異，前者表面粗糙而具有強反射點，

後者表面光滑而具透光性，導致兩者相較之下，光照度較大，動摩擦力也較

大，此項探討樣本過少，僅就其特殊性討論之。

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陸陸陸陸、、、、研究結論研究結論研究結論研究結論

一、本研究確認了色相及明度均會影響反射照度，淺色系反射面能反射較多光量。

如裝潢或牆面油漆欲考量室內明亮度，顏色選擇優先順序如下：白＞淡黃＞淡

藍＞淡綠＞深黃＞粉紅

二、反射面材質會影響反射照度，表面愈平滑，反射照度也愈高。一般而言，材質

的吸光性及透光性是影響反射照度的主要因素。

三、在相同材質下，表面的平滑度也會影響反射照度，凹凸皺褶程度愈嚴重，反射

照度也愈低。

四、反射面角度對光照度的影響：

(一)當相鄰兩反射面夾角愈接近 90 度時，反射照度也愈大，且因透光性降低，

反而比垂直反射可獲得更高的反射照度。

(二)軍用隱形飛機能在雷達上隱形，除了機身材質較能吸收電磁波外，另外一

個主要因素即是反射角度，根據本研究結果，隱形飛機外型應避免互相垂

直的結構，可使電達波反射時偏離原路徑，電達也就難以偵測其位置。

五、光源距離與照度呈平方反比關係，但經反射後的反光照度均會減少，且隨反射

距離增加而銳減更多。

六、光照度與摩擦力的相關性探討：

(一)分析不同紙質的反光照度與動摩擦力之關係，其相關係數為-0.81，達高度

負相關，可見欲以光照度粗略判定物質表面摩擦力之大小具有可行性。

(二)若材質種類愈相近，其光照度與摩擦力之相關係數便愈高，以光照度判斷

摩擦力之準確度也愈高。

七、本研究可持續探討或改進之處：

(一)在反色面顏色的選擇，因受限於市售影印紙種類而不夠全面，可考慮選擇

美工色紙應可取得較多顏色種類。

(二)在反射面角度的探討中，若能更精確設置反射面角度，且有規律增加入射

角度，便能較有系統瞭解不同反射面角度與反射照度的關係。

(三)在光照度與動摩擦力之探討中，影印紙在光滑與皺褶狀態之光照度與動摩

擦力有負相關的可能性，若可增加不同皺褶程度，取得更多數據，結果將

更具說服力。此部分可擴展應用於道路路面摩擦力、道路標線摩擦力之探

究，找出摩擦力與光照度之相關性，或許可提供另類摩擦力檢測之途徑。

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柒柒柒柒、、、、參考資料參考資料參考資料參考資料

1.自然與生活科技(二下)。郭重吉 主編。南一出版社。2016.2，台灣。

2.Stealthy Shapes: How to Make an Aircraft Invisible to Radar

http://www.sciencebuddies.org/science-fair-

projects/project_ideas/Phys_p075.shtml

3.光被物體反射後的顏色是物體的什麼性狀決定的

http://wenda.tianya.cn/question/33ca39e70b6a2842

4.colorizer http://colorizer.org/

5.HSL 和 HSV 色彩空間

https://zh.wikipedia.org/wiki/HSL%E5%92%8CHSV%E8%89%B2%E5%BD%A9%E7%A9%BA

%E9%97%B4

6.台灣 Word 之隱形飛機

http://www.twword.com/wiki/%E9%9A%B1%E5%BD%A2%E9%A3%9B%E6%A9%9F#3

7.三原色光模式

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E5%8E%9F%E8%89%B2%E5%85%89%E6%A8

%A1%E5%BC%8F

8.印刷四分色模式

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%B0%E5%88%B7%E5%9B%9B%E5%88%86%E8%89

%B2%E6%A8%A1%E5%BC%8F

9.照度

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%85%A7%E5%BA%A6

10.照度標準

http://www.tmc.com/ninshow.asp?RecordNo=37

11.摩擦力

http://cct.me.ntut.edu.tw/ccteducation/chchting/aiahtm/statics/lecture20

10-2/friction.pdf

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捌捌捌捌、、、、研究心得研究心得研究心得研究心得

學生甲學生甲學生甲學生甲：：：：

最初在知道要做獨立研究時，心理覺得有點害怕，因為自己以前從來沒有做過

研究。在一開始選擇題目的時候，每位組員們都各自提出自己有興趣的研究，像是

磁力、表面張力和電解質等，直到最後才決定用光反射當主題。在想題目的時候一

開始雖然有想到一些不同的實驗，但大部分都還是一些比較基本的問題，一直沒有

想出比較深入的實驗，煩惱了我們很長一段時間。實驗器材的部分，因為要避免外

在的光源影響，所以我們用紙箱和黑色海報紙做出密閉空間，但是實驗時外面的光

常常從縫隙滲入影響實驗，而且拿來當作光源的燈泡光線也常常不穩定導致誤差，

前前後後換了兩三個光源才解決，後來在實驗流程和製作圖表也都沒有什麼大礙。

實驗後雖然結果出來了，我們也花了很多時間在分析與討論，多虧了老師幫忙，我

們才能順利完成。Word打完後就開始做 ptt 和練習上台報告。不過做好的時候離上

台發表的日期已經只剩兩三個禮拜了， 所以我們練習的次數沒有很多，而且我們

還要盡可能的縮短時間，一直到大概發表前一個禮拜左右才掌握住發表時間，而且

也表達得越來越順，到最後上台也順利完成了。經過了這一年的的獨立研究，雖然

遇到了許多困難，但是我們也一一解決了，希望以後有機會還能再做類似的活動。

學生乙學生乙學生乙學生乙：：：：

回顧這一年的研究路，發現我們的獨立研究成果實屬得來不易。從一開始的選

定題目就讓我們傷透腦筋，每個組員都七嘴八舌得提出自己的想法，所幸最後大家

都各退一步，選擇光反射的應用探討。而在實驗的過程中，如何找出能隔絕所有外

界的干擾光源且密閉的實驗器材，同時又高度符合經濟效益更是讓我們費盡心思。

在經過無數次的測試與實驗，才決定將一廢棄密閉紙箱裏頭貼滿黑色不透光海報紙

當作實驗的空間，而我們將可能會影響光照量的主要因素一一進行光照度實驗與修

正。正當我們沉醉於充滿學術性質的研究時，老師突然問我們：「你們這個研究可

以為生活上帶來什麼便利嗎?」老師這句話猶如當頭棒喝，敲醒我們。如果我們的

研究無法在我們的生活上作應用，那等於是一無是處，因為科學研究的最根本目的

便是為人類的生活帶來便利與研究。於是，我們便開始思考有何事物的影響因素和

光照量的影響因素類似，答案就是—摩擦力。而在靜摩擦力、最大靜摩擦力、動摩

擦力中最易測量且產生最小誤差值的便是動摩擦力。最後，就是撰寫作品報告書與

探討原理，在一次次的討論和修正之後，我們的作品報告書終於成形。我想要感謝

老師總是在關鍵時刻給予我們指導，並且陪著我們走過這一年的獨立研究；也謝謝

我的夥伴，沒有你們就沒有今天的這份成果。

學生丙學生丙學生丙學生丙：：：：

當初聽到要參與獨立研究的報告時，內心雖興奮但其實是有些惶惶不安的，因為從

來沒有接觸過這項領域，雖然覺得新奇但有些害怕。剛開始我們在確定主題這個地

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方花了不少工夫，組員們各自都有自己的想法以及想要的主題，後來我們每個人嘗

試實驗了下自己想要的主題，並從中找出最有興趣且有新鮮感的主題，達成了共識，

選出了我們最終的研究目標—光反射應用。確定好主題後再來就是開始進行實驗了，

在這過程中我了解到其實實驗看起來並沒有表面那麼簡單。這個實驗所需要的是一

個密閉的空間，但我們所做的紙箱常常會被外在的光源所影響，或是當作光源的燈

泡光時常不穩定，這些都導致我們的實驗數據不準確，後來我們將有問題的地方一

一改善，發現問題後並解決，我們的步調才漸漸穩定了下來。但實驗中我們碰到的

問題還不只這些，當初想到的研究目的都是些較基本的，多虧了老師在旁邊適時地

給予我們意見，才讓我們在下學期想到了更多與眾不同的研究問題。實驗完後當然

就是撰寫報告，但實驗數據的表格以及圖表接踵而來難免會使人頭昏腦脹，不過大

家還是彼此分工合作，不然我們就沒辦法在有限的時間內做完這項報告。最後當然

就是練習上台報告，第一次上台難免都會有些緊張，還記得第一次練習我們還超過

時間限制一大截，但在後來幾次練習中慢慢開始抓到技巧，念的越來越順，時間也

越縮越短，到最後當然就是成功地上台報告了。做完獨立研究後我發現，雖然實驗

都很辛苦，而且在過程中會遇到許多瓶頸，要解決的問題不是一般的多，但只要和

夥伴們一起努力克服困難，我相信再多挑戰我們一定都能夠迎刃而解。