物理化學實驗：布朗運動

2015-02-25
物理化學實驗室
50 comments

實驗目的

  1. 以顯微鏡觀察水中粒子的布朗運動，求取亞佛加厥常數。
  2. 了解隨機程序(Random Process)之性質及其統計特質。

實驗藥品

  1. 聚苯乙烯乳膠粒子懸浮液
  2. w/w 20% 丙三醇(Glycerol) 聚苯乙烯乳膠粒子懸浮液

實驗講解

實驗步驟

注意事項

  1. 截取數據方法已更新，實驗相關步驟以實驗講義為準(影片僅當參考)。
  2. 乳膠粒子可用超音波震盪器震一震，或用力搖一搖，將aggregation的部分震開，幫助粒子移動。
  3. 鏡臺水平與否將影響結果，實驗前務必調整，實驗當中如果發現粒子有朝一固定方向運動的趨勢，應檢查是否水平移動，樣品溶液過多發生流動，或是玻片吸入氣泡所致。
  4. 膠體粒子有時會有凝聚現象，應挑選單一顆粒觀察，選擇視野時須避免粒子數量較多處，以免相互碰撞而牽制。
  5. 觀察時光源應減弱，避免加熱樣品，或引起熱對流而影響粒子運動。
  6. 實驗後降下鏡臺取出樣品玻片，將顯微鏡光源關小後再將電源關閉，維持燈泡壽命。

軟體座標

實驗必須紀錄大方格邊長(兩頂點的XY座標)，才能換算pixel的實際長度。

擷取軟體右下處會顯示滑鼠目前的所在位置XY座標(單位為像素pixel)，或從擷取的圖片中找兩頂點座標。

exp26-x-y(點圖可放大)

尺寸換算

為了換算螢幕上大方格的實際長度，使用每條線(下圖中小方格)間距0.01mm(10μm)的標準尺進行測量：

x20 x40

(左為20x倍率，右為40x倍率，紅框為原本螢幕上大方格)，再換算不同倍率下，每像素代表的長度。

※注意：影片中文字可能有誤，請以參考圖片進行單位換算。

50 thoughts on “物理化學實驗：布朗運動”

    • 物化實驗室－明軒

      明哲：
      你說的沒錯！
      因為這實驗一直在更新(開學時老師也才決定加入Diffusion coeff.的測定)，
      目前我們決定先擷圖再找座標，以節省花在顯微鏡上鎖定粒子的時間。

  • 葉德緯

    恩，比只看講義好懂太多了，希望等等實驗順利眼睛不要脫窗

  • 鄭名期

    應該是每20秒記錄一次吧?(講義寫30秒喔)
    提供的兩種方法看起來第二種方法能夠記錄比較準確的數值
    講解得很仔細！對於預先了解實驗內容很有幫助！

  • 謝浩玄

    看過影片更能知道實際操作時的情境，並且了解應該會看到什麼樣的現象，能使我們親身做實驗時更快進入狀況。

  • 廖柏穎

    影片講解得非常清楚，整體實驗流程看起來簡單快速，只要能順利一直準確紀錄粒子的座標，相信能夠有效地完成實驗

  • 謝守庭

    謝謝助教拍攝的影片，裡面把實驗步驟的部分說得很清楚，也有告訴我們該注意的事項，對於實驗看完後有更清楚的了解謝謝。

  • 許嘉云

    看起來很快速簡單，助教每一個步驟均有解釋，然後要注意的地方以及如何改善都有提醒

  • 謝慧霖

    謝謝助教拍攝教學影片！感覺做這個實驗真的很辛苦
    不過記錄的秒數間距跟講義寫的有點不一樣，該參照哪一個呢？
    另外是講義中沒寫到軟體座標法，所以實驗時只需要方格紙座標法就好嗎？

  • 劉知源

    Thanks to 宣佑 TA’s elucidation. It does assist me to know more about this experiment. But it seems that this experiment will be somewhat torturing to our eyes simply like the experiment 14, since those coordinates of the colloidal particles are not easy to read out very accurately.

  • 張其浩

    講義寫30秒，這裡說20秒紀錄一次，所以應該照這裡的？話說，在一次見識到，以前人做實驗真的是靠耐心和毅力……

  • b01203001 化學三 郭廷浩

    一百組好狠阿………Orz
    蓋玻片不需要用石蠟紙黏合嗎？我擔心玻片會不穩定，影響實驗量測？

  • 劉采容

    看完還是有一點不懂座標要怎麼看，是游標放上去就會顯示嗎?? 還是要怎麼點??

  • 張耀仁

    看完再看實驗步驟覺得好理解多了！可是想到要做一百組就…
    覺得收音有點可惜，好像是邊錄邊講的，有時會小突槌，不然感覺專業破表了哈。
    製作群辛苦了！

  • 李念芷

    看完了~~~
    不過影片內容中寫20秒記錄一次，但講義上寫30秒記錄一次，不知道到底應該多久記錄一次
    座標紀錄上還是看不太懂

  • 化學三 蔡譽寧 b01203059

    看了有比較清楚一點~~可是座標的紀錄還是有點不太懂啊QQ

  • 彭子軒

    看完影片了~~~實在是比講義上來了清楚些（而且每次去都要搶小助來講解還有自己摸索儀器也是會花很多時間也未必正確使用），影片是有一定的幫助
    但目前看完影片不太清楚是要怎麼立即判斷座標位置，是用筆點著然後直接看對應的座標位置？還是滑鼠可以滑到對應位置並在右下角顯示？

  • 劉俊佑

    覺得看完影片之後大致上也是掌握了實驗的流程，有影片果然比較具體，哈哈
    只是也是有其他同學的問題，我們要怎麼知道那些紀錄格分別代表的座標? 而且到時候不是大紀錄格下面還有小紀錄格…這樣會不會造成混亂啊?
    另外就是軟體的部分有要教學還是要自學好像也不太清楚XD

    • 物化實驗室－明軒

      關於方格法的部分：
      一開始先選取某個交點當作原點，
      接下來紀錄粒子經n秒後所在的座標，如(-0.2,0.6)，單位都是一小格
      另外還要紀錄大方格邊長=多少小格(長寬不同)，再進行換算..

      所以你應該可以理解為什麼要建立軟體座標法，
      這是前人們的血淚所換來的啊！

  • 廖俊翔

    需要如何用得知座標更詳細的說明，
    還有，到底是二十秒量一次還是三十秒啊？？

  • 沈芃

    看完了,覺得影片滿有幫助的!
    但有點看不懂軟體測量法是怎麼用的
    然後每次座標的原點是每個粒子的最開始的位置嗎?

    • 物化助教－晉緯

      一開始先把粒子的位置調至視野的最中間，接下來只要粒子不離開螢幕，便持續記錄粒子座標，直到實驗結束。

  • 邱偉翔

    從一開始開啟設備到實驗結束都很清楚，讓我對布朗運動實驗有了大致上的印象，因為其實物化實驗最耗費時間的部分是認識實驗儀器，每次都要尋求小助的協助才能順利進行實驗，有了這影片的預習，相信能很快地進入狀況，把時間花在進行100組布朗粒子的位置測量！

    • 物化助教－晉緯

      有了影片後也比較容易有頭緒懂得如何搜尋網路上的參考資料、線上資訊。

  • 林高賢

    這樣的教學影片應該真的能對實際實驗有所幫助，尤其是看過影片才發覺，有些步驟並未寫於實驗講義中。另影片不足處，除了收光較亮，有點看不清楚（尤其是電腦螢幕，幾乎看不太到點了什麼）以外，旁白的聲音可能也是因為收音的問題，有點聽不清楚，要大聲點且多放幾遍後才能大概聽出助教在講什麼。

  • 向貴瑜

    使用滑鼠游標追蹤粒子的方法，可以在右下角得知座標，這樣的話這個方法是否會比在螢幕上貼小方格紙來目測座標來得更準確呢？
    然後影片和講義中好像也沒提到，每過一特定秒數紀錄完座標後是否該重新把粒子所在處設為新原點

    • 物化助教－晉緯

      使用像素記錄粒子座標應該會比方格紙較精確些，滑鼠些微的移動就能造成像素的數值改變，因此精準度較高。再者，方格紙的座標記錄得同時憑藉肉眼的觀察與隨時掌握座標數值，如此一來，除了可能造成觀察者眼睛的負擔，精確程度也不如像素座標，有效位數也較少。
      每隔一段時間，粒子所在處其實不必重設為新原點，只要粒子可以長時間待在螢幕的範圍內，能讓實驗者記錄超過十組座標即可。

  • 徐乃恕

    看完了~ 不過後面講到的軟體座標法是用哪個程式開啟??= = 只要把滑鼠移到某個點就會有座標顯示嗎??

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