我國自 1994 年起正式組隊參加國際物理奧林匹亞競賽（IPhO），至今已有 32 年；亞洲物理奧林匹亞競賽（APhO）於 2000 年開始，至今也已經 26 年，歷年來我國都有不錯的成績。然而，2019 年 COVID-19 疫情爆發，APhO 及 IPhO 在 2020 年因疫情而取消。同一年的歐洲物理奧林匹亞競賽（EuPhO）並未取消，只是採用線上的形式進行。在教育部的支持下報名參加了該競賽，而且，藉由這次的參賽，讓我們第一次接觸到模擬實驗，也讓我們看到了模擬實驗的無限潛力。由於 2021 及 2022 年時 COVID-19 疫情仍然相當嚴峻，APhO 及 IPhO 也都決定採用線上的形式進行比賽，其中 2021 年的 APhO 是由本團隊成員之一、前計畫主持人的賈至達教授負責籌辦。在歷經這幾場大型的國際競賽後，在教育部的支持下，我們開始將這樣的想法引進到「物理奧林匹亞推廣計畫」中。

主要的想法是：配合物理奧林匹亞初選考試所需的物理觀念，針對主題設計由淺入深的教材，並設計模擬實驗，訓練學生實驗數據的數值分析能力。並希望能提供學校物理教師多元選修教學教材，以及對物理學習感興趣的學生一個加深加廣的自我學習教材。藉此，讓學生可以不受場地、器材、時間等限制，能對實驗基本能力、數據分析、物理觀念有所提升。當然，實際動手操作對於物理的學習還是無可取代，但是在客觀環境受限制時，模擬實驗提供了一個雖不完美、但可行的替代方案。而且，最大的好處是可以透過網路傳播、執行，幾乎可以完全不受場地、器材、時間的限制，提升學生的物理觀念、基本實驗操作及數據分析能力。

本次工作坊將以一維拋體以及二維的圓周運動為例，設計一系列可調的參數，藉由觀察將理論具象化；並進行「測量」、擷取數據，透過作圖進行實驗數據分析，學習如何從物理變數間的關係曲線得出重要的物理量，進一步瞭解重要的物理概念。

活動進行時將提供模擬套件供大家下載，並帶領大家操作及示範數據分析。也提供教材檔案，歡迎大家自行調整使用。

在日常生活中，我們經常看到光線經過光碟片、手機保護貼或彩虹膜後形成絢麗的彩色條紋，這些現象其實都與「光柵（Grating）」有關。光柵是一種具有週期性排列結構的光學元件，也是現代光譜儀、矽光子（Silicon Photonics）、雷射系統、光通訊以及精密量測技術中不可或缺的重要元件。

本工作坊承山將帶領教師親手操作光柵眼鏡，從最基本的光學現象出發，逐步建立波動光學與材料科學的概念。課程首先將利用不同線密度的光柵與雷射光源，觀察繞射條紋的形成，並介紹光線如何因為週期性結構而產生不同角度的分散。透過簡單的幾何量測，學員將學習如何測量繞射角度、計算光柵週期，並進一步了解光的波長與結構尺寸之間的密切關係。

除了基本的繞射實驗之外，承山也將介紹如何利用光柵完成距離量測與角度量測等工程應用。教師將實際操作如何利用繞射條紋的位置變化推算物體移動距離，並認識這些技術如何廣泛應用於半導體製造、精密機械、自動化設備以及智慧感測系統中。

另一項特色內容承山會利用光柵所形成的視差效果與AI協作，展示如何從平面的二維影像呈現出立體的三維視覺效果。透過特殊排列的光柵結構與簡單的觀察方式，學員可以親自體驗裸眼3D成像的原理，理解人眼雙眼視差、光線方向控制以及光場的基本概念。這些原理目前已廣泛應用於3D顯示器、AR／VR、積體光學以及未來光子晶片等新興技術，也讓教師能將抽象的光學概念轉化為學生容易理解且富有趣味性的教學活動，引導學生從觀察生活中的光學現象開始，逐步建立科學探究能力，並進一步認識現代光電科技與材料科學在未來世界中的重要角色，激發學生投入物理、光電與半導體領域的學習興趣。

本次工作坊將分享一套測量物質旋光特性的教具，利用兩片偏振片測量糖水的旋光度，並搭配光柵進行光譜測量，可延伸為 2026 年國際物理辯論競賽第 11 題「Sweet Monochromator」的實驗探究。

果糖與蔗糖是具有不同旋光活性的手性分子。當偏振光通過不同濃度、厚度的糖水後，偏振角度會改變；旋光度亦隨波長改變，因此轉動出光處的偏振片時，通過光的顏色也會隨之改變。

活動將提供可帶回的實驗器材，帶領參與者操作並示範數據分析；另提供線上教材及雷射切割檔案，方便未來改編使用。

奈米物質的尺寸小於傳統光學顯微鏡可觀察的極限，但仍可藉由光的散射現象，使用傳統光學顯微鏡偵測奈米微粒的布朗運動。若搭配 Tracker 等開源軟體，學生更有機會分析奈米微粒的尺寸。

研習中也將介紹一種簡易的磁流體製作方法，可直接用於高中課堂操作，讓學生體驗製作奈米物質並觀察磁流體的特性。

本次工作坊將實作一套「旋轉式磁懸浮」教具，並探究各種不同參數條件下穩定磁懸浮的形成。