理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    開發機器視覺結合紅綠藍三原色追跡技術在分析化學上的應用
    (2024) 江慧玉; Chiang, Hui-Yu
    本研究開發 UV/Vis的輔助方法,以數位相機取代傳統光學偵測器,配合LabVIEW內建機器視覺功能,依據紅綠藍三原色顏色變化的軌跡,作為檢測反應程度的依據。實驗中使用藍染溶液作為反應範例,即時監測顏色變化,並且對反應過程中物質的相對含量變化進行分析。為了還原靛藍,使用連二亞硫酸(Na2S2O4)進行化學還原,以及採用酵母粉(釀酒酵母)進行生物發酵過程。實驗結果顯示:靛藍溶液在化學還原法中可以透過 R 與 G 像素的曲線變化直接瞭解反應進程;G像素曲線開始增加表示產物靛白的形成,R曲線的急遽增加則顯示靛白量已超過靛藍,且反應逐漸達到平衡。在化學還原法中,由於Na2S2O4及其氧化產物皆為無色,因此溶液顏色直接由反應物靛藍與產物靛白的含量來決定。在生物發酵條件下觀察到較複雜的RGB追跡圖,從RGB曲線可觀察到反應初始的發酵活化期,且當R與G像素達到最大值時,表明在發酵作用下靛藍還原產生的靛白濃度最高,而後曲線變為平緩即反應已達到平衡。RGB-tracking檢測法也應用在追跡靛藍還原溶液具有染布效力的時間點。從RGB即時追跡圖譜及染布塊的HSV數值可確定染色的優化時間。兩種靛藍還原法的染液都是在G像素開始增加時即具有染布效力,且隨著反應時間,染布塊的飽和度逐漸增加。化學還原法的染液可提供更高的色調 (H) 與飽和度 (S),染色效能優於生物發酵法。本研究運用RGB色彩空間與CIE xyY色度圖解釋靛藍還原過程的顏色變化。追蹤的RGB曲線變化可反映出溶液組成成分的消長,CIE xyY色度圖則可更直觀表述溶液顏色的色相與飽和度的變化趨勢。由主成分分析統計可以發現:CIE xy色度數值對於靛藍反應的顏色變化較具指標性,且從各項主成分變異的特徵可對反應進行監控,或是進行實驗條件的優化與探討。這個RGB-tracking檢測法就像是微觀系統的放大鏡,例如常見的光敏電阻只能檢測光線的明亮度,而本研究開發的方法是以相機擷取溶液顏色,同步透過機器視覺程式,解讀即時的反應程度。靛藍還原反應不論是採用化學還原法,或是過程牽涉較多機制的生物發酵法,對於溶液顏色進行RGB三色的即時追跡,更能有效評估還原進行的程度,提高實驗的精確度。此方法具有即時且連續追跡的優點,且運用機器視覺編程具有彈性,可依需要進行客製化設計,未來將有可能取代UV/Vis光譜法,或做為UV/Vis光譜法的互補方式。