再用樹莓派進行初中科學實驗

再用樹莓派進行初中科學實驗

上兩星期是根據 Sensing Science 網站的 Lesson 1 探究溫度對化學反應速度的影響試作的製作。今期進行 Lesson 5 量度酵母菌的缺氧呼吸速率。實際上,今期與上兩期實驗沒有直接關連,只是運用相同的硬件。

實驗的目的是量度酵母菌的缺氧呼吸速率。酵母菌可在缺氧情況下,將葡萄糖轉化成乙醇及二氧化碳,所以我們透過量度酵母在發酵時所釋出的二氧化碳,估量缺氧呼吸的速率。

Lesson 5:量度酵母菌的缺氧呼吸速率
網址:https://www.raspberrypi.org/learning/sensing-science/lesson-5/plan

實驗的步驟如下:

① 預備酵母懸浮液,把 2g 乾酵母加入 100ml 冷卻的沸水中,再加入葡萄糖溶液( 0.5M )以活化酵母。把燒杯用保鮮紙封好,讓混合物在燒杯內靜置。
② 利用 1ml 膠針筒,從燒杯將酵母懸濁液吸入至倒置的 5ml 移液管內,讓液面到達移液管的最高位置。請注意確保移液管內沒有氣泡在管壁內。
③ 在燒杯的液面加上數滴石蠟油,實驗裝置如圖一。
④ 按照圖二及圖三,將攝影鏡頭安裝在 Raspberry Pi 的適當位置上。
⑤ 執行下列 Python 程式 yeast.py 。

圖一

圖一

圖二

圖二

圖三

圖三

程式碼

程式碼
行數 1-2 : 載入有關攝影鏡頭的 Library 。
行數 3 : 開始使用攝影鏡頭。
行數 4 : 將攝影鏡頭旋轉 180 度(按需要使用)。
行數 5 : 將攝影鏡頭拍攝到的影像顯示出來。
行數 6-8 :開始拍攝相片,每隔 15 分鐘( 900 秒)拍攝一次,總共 16 幅相片。
行數 9 : 停止使用攝影鏡頭。

實驗結果

下面只顯示其中三幅相片,讀者有興趣的話,甚至可將所有相片輯錄成縮時攝影( Time Lapse Video )。

photo7_3
photo7_2
photo7_1

總結

配合 Sense HAT 及攝影鏡頭,然後使用 Raspberry Pi 作為數據收集儀器。我們示範了兩個不同類型的科學實驗,當中還有很多可能性,有待同學去研發。