激光筆+彈簧=DNA密碼？在家復刻諾獎級實驗的神奇操作！ | 正經玩_風聞

你是否想過

DNA雙螺旋結構

是如何被科學家破解的？

當年一張模糊的X射線衍射圖

竟成為揭示生命奧秘的關鍵！

今天，我們就用最普通的器材

帶你親手復刻這個

諾獎級實驗的神奇操作！

實驗器材

激光筆、彈簧筆、所標杯

實驗步驟

第一步：

打開彈簧筆的筆尖套，將其中的彈簧取出。

第二步：

將激光筆對準彈簧，並把它們放在水平平面上。

第三步：

關閉房間照明燈光，保持實驗環境的昏暗。打開激光筆的開關，將光束照射在彈簧中央，光斑投影在距離彈簧數米的牆面上。

注意照射時保持激光筆和彈簧位置的穩定，有利於後續觀察和記錄後方牆面上光斑形狀。

第四步：

發現照射在彈簧上的激光光束，在牆上投影出了“X”形明暗相間的衍射光斑。

注意：只是看牆上的光斑！千萬不要用眼睛直視激光光源哦！

原理解説

為什麼激光穿過彈簧後會變成“X”形的光斑呢？

更清晰的照片：（左）激光照在彈簧上；（右）牆壁上的“X”形衍射圖樣 | 來源：第35屆全國中學生物理競賽複賽理論考試試題

這不是影子的魔術，而是一種奇妙的物理現象——光的衍射。

與我們熟知的“光沿直線傳播”不同，當光遇到彈簧這麼細小的障礙物時，它的波動性就會體現。此時光波並非直接被彈簧擋住而產生影子，而是會像水波繞過石頭一樣“繞路”過去。

這些繞過去的無數光波在前進中會相互疊加，有的地方光波疊加，變得更亮；有的地方光波抵消，就變得更暗。最終，這些明暗相間的條紋投射到牆上，就形成了一幅衍射圖樣。

光的衍射

那為什麼偏偏是“X”形呢？這正是彈簧的螺旋結構藏着的秘密！

在光學中，週期性平行排列的結構稱為“光柵”，激光通過光柵會產生一條明暗相間的條紋。而彈簧從側面看起來就像是兩個光柵，但是呈一定夾角，於是就產生兩條明暗相間的條紋，組成“X”形。

彈簧側面看起來像是兩個光柵 | 來源：餘蔭鎧

1952年，富蘭克林（Rosalind Franklin）拍攝了DNA的X射線衍射圖樣，正是“X”形的明暗相間的光斑！基於這一關鍵線索，沃森（James Watson）和克里克（Francis Crick）於1953年提出了正確的DNA雙螺旋結構模型。1962年，沃森、克里克與富蘭克林的同事威爾金斯（Maurice Wilkins）三人共同獲得了諾貝爾生理學或醫學獎（而富蘭克林已於1958年因病去世）。

富蘭克林拍攝的DNA的X射線衍射圖

好了，小編已經把用激光筆和彈簧拿諾獎的秘密技術告訴你了！你也可以去拿諾獎啦！如果你能穿越回到80年前的話。