在木板上釘二根鐵釘，鐵釘綁一條黑色的鬆緊帶，將黑底白色條紋的紙卡，放在鬆緊帶下方，如圖1。實驗時，撥動鬆緊帶，讓鬆緊帶振動，同時來回移動紙卡。從紙卡上方觀察，結果可以看到如同水波的波紋喔！如圖2。

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本實作主要在探究不同變因對於觀察到的「波長」的影響，探究問題建議如下：

（一）、探究問題1：鬆緊帶的鬆緊程度不同，觀察到的波長有何差別？

假說：鬆緊帶越緊，觀察到的波長會越短。

理由：鬆緊帶越緊，振動頻率就越快，會使得波長縮短。

（二）、探究問題2：條紋紙卡的移動速度不同，觀察到的波長有何差別？

假說：紙卡的移動速度越快，觀察到的波長會越短。

理由：紙卡的移動速度越快，波數就越密，因此波長會縮短。

（三）、探究問題3：紙卡條紋的間距不同，觀察到的波長有何差別？

假說：紙卡條紋的間距越小，觀察到的波長就越短。

理由：紙卡條紋的間距越小，波與波的距離就縮短，因此波長變短。

器材：黑色鬆緊帶、木板、鐵釘、紙卡、皮尺

操作步驟

1.參見圖5，長木板的兩端釘二根鐵釘（相距約30公分），再綁上黑色的鬆緊帶（文具店或手工藝材料行有售），鬆緊帶稍微拉緊即可，不要綁太緊。

2.皮尺與鬆緊帶平行放置，相距不要太遠（約3公分），而且皮尺要墊高約1公分，以便紙卡可以在下方移動（參見圖6），最後用膠帶固定皮尺的兩端。（註：皮尺可用直尺代替）

3.製作黑底白線條的紙卡，有二個方法：(1)剪一片黑色的西卡紙或海報紙，再用白色油漆筆，每間隔1公分畫上一白色線條。(2)下載圖形，掃瞄圖7的QRCode，存檔後列印。

4.鬆緊帶的高度不要太高，距離木板約1公分高即可。

5.實驗方法：將條紋紙卡放在鬆緊帶下方，然後撥動鬆緊帶，同時來回移動紙卡。在紙卡上方用相機（或手機）以拍攝「照片（連拍）」方式記錄鬆緊帶振動的波形。

6.資料分析：由拍攝的照片，選取較清晰的影像，計算波長。如圖8，以相鄰的二個波畫二條平行線到皮尺的位置，記錄波長。圖8的波長記錄為0.65公分。

以下三個探究問題，實驗時的相同條件（相同控制變因）如下：鬆緊帶直徑1毫米、鐵釘間距30公分、鬆緊帶距離木板高度1公分、同一台相機（或手機）。

（一）、探究問題1：鬆緊帶的鬆緊程度不同，觀察到的波長有何差別？

操縱變因：鬆緊帶的鬆緊程度

應變變因：觀察到的波長

控制變因：條紋紙卡的移動速度、相同紙卡

由實驗結果發現，鬆緊帶較緊的波長為0.56公分，小於鬆緊帶較鬆的0.65公分，可知鬆緊帶越緊，波長會越小。因此研究假說「鬆緊帶越緊，觀察到的波長會越短」的說法成立。

（二）、探究問題2：條紋紙卡的移動速度不同，觀察到的波長有何差別？

操縱變因：條紋紙卡的移動速度

應變變因：觀察到的波長

控制變因：相同紙卡、鬆緊帶的鬆緊程度一樣

由實驗結果發現，紙卡的移動速度較快的波長為1.10公分，紙卡移動較慢的波長為0.65公分，可知紙卡的移動速度越快，波長越長。因此研究假說「紙卡的移動速度越快，觀察到的波長會越短」不能成立。

對照圖4的原理，當紙卡移動速度較快，則A到D的間距就會變長（單位時間移動的距離大），因此觀察到的波長就變長。反之，紙卡移動速度慢，A到D的間距就縮短，觀察到的波長也就變短。

（三）、探究問題3：紙卡條紋的間距不同，觀察到的波長有何差別？

操縱變因：紙卡條紋的間距

應變變因：觀察到的波長

控制變因：條紋紙卡的移動速度、鬆緊帶的鬆緊程度一樣

本實驗將二張間距不同的紙卡疊在一起操作，如圖9，以方便觀察與分析。由圖10的實驗結果可發現，紙卡條紋的間距小的波長為0.55公分，而間距大的紙卡的波長為1.10公分，可知紙卡的間距越小，波長就越短。因此研究假說「紙卡條紋的間距越小，觀察到的波長就越短」可以成立。

1.許良榮（2013）。波動現形記。玩出創意3：77個奇趣科學玩具（112-115頁）。台北：五南圖書公司。

2.王旻晨、陳姿吟、王裕鼎、童勇誠、陳慧晏、卓新偉（2008）。哇！我「看見」聲音。中華民國第48屆中小學科學展覽會（國小組自然科）。

3.胡芳瑜、郭宇芸（2015）。波形密碼--黑繩示波器的波形探討。中華民國第 55 屆中小學科學展覽會（國中組物理科）

3. Exploratorium: http://exs.exploratorium.edu/exhibits/oscylinderscope/

4. TexNET: Exhibits. Sound: Oscylinder Scope. http://www.exploratorium.edu/texnet/exhibits/sound/oscylinder/index.html