活動設(shè)計

活動名稱 光帶

激光與其他類型的光不同，本次實驗活動中，我們將探索激光的一些特殊之處，并制作出非?？岬膱D案。

注意事項

即使是低功率的激光，如果照射到眼睛，也會造成傷害；只有在需要的時候才能打開激光筆，并且需將其直接對準(zhǔn)墻壁；請成年人協(xié)助實驗。

實驗條件及材料

激光筆（功率小于5 mW）

藍丁膠或橡皮泥

細鐵絲（25 號或更細即可）

木夾

桌子

墻

活動步驟

（1）將桌子放置在距離墻壁幾米遠的地方，并在桌子上清理出一片空間。

（2）將一小段細鐵絲插入一塊藍丁膠或橡皮泥中，使其能保持直立。

（3）將細鐵絲和橡皮泥放在桌子上靠近墻壁邊緣的地方。

（4）用木夾子夾住激光筆，并確保其處于開啟狀態(tài)。

（5）將激光筆放在細鐵絲后方約5 厘米處，使其光束指向細鐵絲并映射在墻壁上（圖1）。

（6）仔細觀察墻上的光線（圖2），是什么樣子的？

活動概述

激光（laser） 是“ 受激輻射光線放大（light amplification by stimulatedemission of radiation）”的簡寫，意味著它就像任何其他類型的輻射，比如可見光、紫外線（UV），甚至X 射線，只是以特殊的方式“排列”，并且所有波長相同。

對于你周圍的混合光線，可以想象成一大群人在蹦床上跳躍，可以是充滿活力地跳躍（在蹦床上掀起小波浪），也可以懶洋洋地跳躍（在蹦床上掀起大波浪）。白光是各種不同波長的混合光束，就像一群人同時以不同的方式跳躍。而激光中的光，就像所有人同步跳躍，在蹦床上同時以相同的距離發(fā)出波。

本次實驗活動中，激光照射到鐵絲上會發(fā)生衍射，輕微彎曲并散開。想象一下，當(dāng)你站在海水中被海浪擊中時會發(fā)生什么——海浪會在你周圍散開，然后重新匯聚在一起，繼續(xù)向岸邊沖去。

同樣的，當(dāng)激光光束被細鐵絲分開時，也會發(fā)生衍射，然后再次匯聚在一起。由于所有的波都是相同的，使得它們會相互干擾，并產(chǎn)生一種亮斑圖案，其中不同波的波峰（山丘）和波谷（山谷）完美匹配。然而，彎曲也會導(dǎo)致一些波的波峰與其他波谷重疊，從而完全抵消波，形成暗帶，被稱為干涉圖樣。

現(xiàn)實生活中的科學(xué)

如果你知道在哪里看的話，就可以在很多地方看到干涉圖樣，也許你曾經(jīng)在肥皂泡表面看到過干涉圖樣。

氣泡本質(zhì)上是一層薄薄的水分子與一種表面活性劑（如肥皂）混合在一起。當(dāng)光線照射到氣泡上后，會從氣泡的外表面反射回來，這樣你就會看到閃亮的反光。然而，其中一部分光線也會穿過水層，發(fā)生彎曲，然后從內(nèi)表面反射回來。由于這些光線已經(jīng)被彎曲了，就會與從外表面反射回來的光線發(fā)生碰撞，部分波長會發(fā)生干涉。由于不同波長的光線會呈現(xiàn)出不同的顏色，因此某些顏色會被加強，變得更亮，而其他顏色則會褪色，泡泡表面就出現(xiàn)了各種色彩鮮艷的條紋。

活動名稱 褐變蘋果實驗

為什么蘋果片會變成褐色？

本次活動中，我們將測試常見液體的抗褐變能力，并探索褐變現(xiàn)象中令人驚訝的生物學(xué)原理。

注意事項

本次活動需要使用鋒利的刀將蘋果切成片，請成人協(xié)助完成這一步驟。處理食物時，要洗干凈雙手并使用干凈的設(shè)備。

實驗條件及材料

2 個蘋果（要確保它們屬于同一類型）

鋒利的刀，便簽紙，蘋果汁，檸檬汁

含糖的糖漿，比如金黃糖漿（golden syrup）或楓糖漿

3 個碗，5 個小盤子，計時器

活動步驟

（1）準(zhǔn)備好5 個小盤子，并在每個盤子上貼好標(biāo)簽，內(nèi)容包括對照、水、蘋果汁、檸檬汁和糖漿（圖1）。

（2）準(zhǔn)備3 個碗，在第一個碗中倒入半杯水，在第二個碗中倒入半杯蘋果汁，在第三個碗中倒入半杯檸檬汁，并在手邊準(zhǔn)備好糖漿。

（3）請一位成年人幫你把蘋果切成小片，至少需要15 片才能進行實驗。

（4）在貼有“對照”標(biāo)簽的盤子里放3 片蘋果片；將3 片蘋果片放入水中浸泡至少30 秒，取出后放在標(biāo)有“水”的盤子里；將另外3 片蘋果片放入蘋果汁中浸泡至少30 秒，取出后放在標(biāo)有“蘋果汁”的盤子里；再將3 片蘋果片浸入檸檬汁中至少30 秒，取出后放在標(biāo)有“檸檬汁”的盤子里；最后將3 片蘋果片放在標(biāo)有“糖漿”的盤子里，然后在蘋果片上抹上糖漿，可以用手指涂抹，確保糖漿覆蓋蘋果片的整個表面。

（5）找一個安全的地方放置這些蘋果片（圖2），確保遠離饑餓的寵物和家人。

（6）將定時器設(shè)置為3 個小時，隨后你可以把碗清理干凈并收拾其他食材。

（7）計時結(jié)束后，再次用肥皂清洗雙手，用冷水沖洗涂抹了糖漿的蘋果片以去除糖漿，然后將它們放回標(biāo)有“糖漿”的盤子里。

（8）觀察一下，哪些蘋果片褐變最嚴(yán)重？試著將盤子按蘋果片變成褐色的程度從高到低排列（圖3），你覺得哪種液體防褐變最有效？

（9）記錄下所有實驗結(jié)果后，就可以自由地吃（或堆肥）你的蘋果片了。

活動概述

蘋果片為什么會變成褐色？這其實是生物學(xué)和化學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物。

與所有生物一樣，植物及其果實也是由細胞構(gòu)成的。細胞里含有DNA、蛋白質(zhì)和許多其他化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)你切開一個蘋果時，就會切開它的細胞，并將細胞內(nèi)的物質(zhì)灑遍整個蘋果，其中包括一種名為多酚氧化酶（簡稱 PPO）的蛋白質(zhì)。

PPO 是一種特殊的蛋白質(zhì)，我們稱其為酶。酶可以加速化學(xué)反應(yīng)而不會被消耗掉，這就意味著它們可以一遍又一遍地加速相同的反應(yīng)。PPO 會加速空氣中的氧氣與水果中其他化學(xué)物質(zhì)之間的反應(yīng)，這種反應(yīng)會向這些化學(xué)物質(zhì)中添加氧氣，然后這些化學(xué)物質(zhì)就會變成褐色，科學(xué)家將這個過程稱為“酶促褐變”。

有幾種方法可以減緩酶促褐變反應(yīng)。

你可以加一些酸性物質(zhì)破壞PPO 酶，這就解釋了為什么酸性的檸檬汁可以明顯減少褐變。蘋果汁的酸性比檸檬汁低，但比水高——那么你浸泡在蘋果汁中的切片比浸泡在水中的切片褐變程度低嗎？

你也可以通過去除其中一種化學(xué)物質(zhì)終止反應(yīng)。比如用糖漿涂抹蘋果片表面，會阻止氧氣進入蘋果，這就解釋了為什么糖漿覆蓋的蘋果片沒有像實驗中其他蘋果片那樣變成褐色。

你可能也見過其他水果變成褐色，比如香蕉、牛油果和梨。在其他食物中，酶促褐變可能是一件好事，比如茶、咖啡和巧克力。事實上，科學(xué)家在他們測試的幾乎所有陸生植物中都發(fā)現(xiàn)了PPO 的存在。科學(xué)家并不完全確定PPO 的作用，但是他們認為這可能是一種針對食草動物和細菌的防御措施。

（NiNi 編譯）