激光笔+弹簧=DNA密码？在家复刻诺奖级实验的神奇操作！ | 正经玩

你是否想过

DNA双螺旋结构

是如何被科学家破解的？

当年一张模糊的X射线衍射图

竟成为揭示生命奥秘的关键！

今天，我们就用最普通的器材

带你亲手复刻这个

诺奖级实验的神奇操作！

实验器材

激光笔、弹簧笔、所标杯

实验步骤

打开弹簧笔的笔尖套，将其中的弹簧取出。

将激光笔对准弹簧，并把它们放在水平平面上。

第三步：

关闭房间照明灯光，保持实验环境的昏暗。打开激光笔的开关，将光束照射在弹簧中央，光斑投影在距离弹簧数米的墙面上。

注意照射时保持激光笔和弹簧位置的稳定，有利于后续观察和记录后方墙面上光斑形状。

第四步：

发现照射在弹簧上的激光光束，在墙上投影出了“X”形明暗相间的衍射光斑。

注意：只是看墙上的光斑！千万不要用眼睛直视激光光源哦！

原理解说

为什么激光穿过弹簧后会变成“X”形的光斑呢？

更清晰的照片：（左）激光照在弹簧上；（右）墙壁上的“X”形衍射图样 | 来源：第35届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题

这不是影子的魔术，而是一种奇妙的物理现象——光的衍射。

与我们熟知的“光沿直线传播”不同，当光遇到弹簧这么细小的障碍物时，它的波动性就会体现。此时光波并非直接被弹簧挡住而产生影子，而是会像水波绕过石头一样“绕路”过去。

这些绕过去的无数光波在前进中会相互叠加，有的地方光波叠加，变得更亮；有的地方光波抵消，就变得更暗。最终，这些明暗相间的条纹投射到墙上，就形成了一幅衍射图样。

光的衍射

那为什么偏偏是“X”形呢？这正是弹簧的螺旋结构藏着的秘密！

在光学中，周期性平行排列的结构称为“光栅”，激光通过光栅会产生一条明暗相间的条纹。而弹簧从侧面看起来就像是两个光栅，但是呈一定夹角，于是就产生两条明暗相间的条纹，组成“X”形。

弹簧侧面看起来像是两个光栅 | 来源：余荫铠

1952年，富兰克林（Rosalind Franklin）拍摄了DNA的X射线衍射图样，正是“X”形的明暗相间的光斑！基于这一关键线索，沃森（James Watson）和克里克（Francis Crick）于1953年提出了正确的DNA双螺旋结构模型。1962年，沃森、克里克与富兰克林的同事威尔金斯（Maurice Wilkins）三人共同获得了诺贝尔生理学或医学奖（而富兰克林已于1958年因病去世）。

富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图

好了，小编已经把用激光笔和弹簧拿诺奖的秘密技术告诉你了！你也可以去拿诺奖啦！如果你能穿越回到80年前的话。

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编辑：余荫铠 & 王骁天