Transcript 講義1(Powpoint)

物理教學演示再進化即時數位分析技術
楊仲準
中原大學物理系
Department of Physics, Chung Yuan Christian University
Outline
1. Introduction
a. Tracker軟體的介紹
b. Tracker軟體的取得
c. Tracker軟體的準備
2. Examples
a.拋體問題
b.二維碰撞
c.沙擺
d.光譜分析
3. Demonstration
Department of Physics, Chung Yuan Christian
Tracker軟體的介紹
1. Tracker軟體是一個建立於Open Source Physics (OSP) Java 架
構下的免費影像分析與建模工具。
2. 透過影像的捕捉，定位影像的時空位置，便可以用來分析
運動學模式、光譜。
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Tracker軟體的介紹
2013物理年會 物理教育類優勝
2014物理年會 物理教育類優勝
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Tracker軟體的取得
1. Tracker軟體可以由”http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/”網頁下載。
適合的作業系統有Windows、MacOS、Linux。
2.全中文圖文並茂，一步步指引無痛Tracker軟體學習使用手冊可以在
”http://140.135.72.1/~QMLab/AssistanceHandBook/Tracker%E8%BB%9F%E
9%AB%94%E5%AE%89%E8%A3%9D%E8%88%87%E4%BD%BF%E7%94
%A8.pdf”取得。或是e-mail: [email protected]索取。
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Tracker軟體的準備
Tracker軟體需要準備一個良好的錄影檔案。在一般的運動學實驗中，大至
需要準備如圖：
Webcam
黑色或是素色布幕
布尺
秤
水平儀
乒乓球
鋼珠
3M透明膠帶
線
數位相機
筆電
其中Webcam與數位相機只要有其中一個可供錄影即可。電腦中需要Tracker軟體
與一個可以錄影的程式(使用Webcam的話，一般Webcam均有附），如果用數位相
機就不需錄影程式。
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Examples
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拋體問題
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二維碰撞
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沙擺
35
x=x0 + Axsin (ωxt + ϕx)
-0.2
x position ( m )
0.0
0.2
0.4
30
Time ( sec )
25
20
15
10
5
0
0.20
0.20
0.15
0.15
0.10
0.10
0.05
0.05
0.00
0.00
-0.05
-0.05
-0.10
-0.10
-0.15
-0.15
-0.20
-0.45
-0.30
-0.15
0.00
0.15
x position ( m )
0.30
0.45 0
5
10
15
20
25
30
y=y0 + Aysin(ωyt + ϕy)
y position ( m )
y position ( m )
x0 = -0.0382 ± 0.0005 m
Ax = 0.3405 ± 0.0007 m
ωx = 0.7349 ± 0.0002 rad/sec
ϕx = 2.2721 ± 0.0039 rad
-0.4
y0 = 0.0127 ± 0.0002 m
Ay = 0.1498 ± 0.0003 m
ωy = 1.0343 ± 0.0002 rad/sec
ϕy = 2.559 ± 0.004 rad
-0.20
35
Time ( sec )
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光譜分析
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光譜分析
4. 光譜分析
這次使用http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/網站的運動學錄影
檔： spectroscopy_videos.zip來作為範例。
這個檔案中包含了許多錄影片段。為了研究為光譜問題，因此選擇
了3500K_fluor_lamp_color.mov這一個螢光燈的光譜，來做為分析的影片。
同時透過此一案例的分析，了解Tracker所具有的光譜儀模擬功能。
基礎的概念為，使用紅光
(650 nm)與綠光(532 nm)雷射代替
傳統的汞燈特徵光譜。去校正所
收集的光譜波長。
一般可將待測入射光與紅綠
雷射光同時透過狹縫組，並入射
到光柵或是三稜鏡將光譜分光。
狹縫1
入射光譜
532 nm
狹縫2
紅、綠雷射光
650 nm
光柵 收到的光譜
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光譜分析
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光譜分析
Department of Physics, Chung Yuan Christian
光譜分析
光譜分析
光譜分析
光譜分析
光譜分析
光路與樣品架
Chung Yuan Christian University
中原大學磁性奈米實驗室製
光譜分析
光譜分析
蒸餾水
紅鳳菜
(a)
(b)
(c)
車前草
車前草
紅鳳菜
光譜分析
650 nm
532 nm
蒸餾水
車前草
Intensity ( arb. unit )
紅鳳菜
蒸餾水
140
120
車前草
100
80
紅鳳菜
60
40
20
0
400
450
500
550
 ( nm )
600
650
光譜分析
(a)
I0()
A() = log _____
It()
紅鳳菜
0.2
葉綠素a
藻紅蛋白
0.1
藻紅蛋白
0.0
400
葉綠素b
-胡蘿蔔素
葉綠素b
450
車前草
500 550
 ( nm )
600
…(1)
650
absorbance (吸收率100)
Absorbance (吸收度)
0.3
0.5
(b)
a=
0.4
0.3
紅鳳菜
葉綠素a
藻紅蛋白
0.2
葉綠素b
-胡蘿蔔素
藻紅蛋白
0.1
葉綠素b
0.0
400
I0()-It()
_________
I0()
450
車前草
500 550
 ( nm )
600
… (2)
650
光譜分析
電子繞射
Zeeman效應
光譜分析
進階設計_CCD+Labview
http://ackermann-automation.de/eoslv_en.htm
http://www.u-mall.com.tw/Prod.aspx?sc=00480403
應用
生物
比色法
Demonstration
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