暑期，在家也可以玩的瘋狂實驗

亮閃閃

做實驗仿佛是科學(xué)家的工作，但其實只要稍稍掌握點科學(xué)知識，有一些非常好玩的實驗暑假在家就能動手完成。這些實驗?zāi)茏屛覀冾I(lǐng)略到科學(xué)的無限魅力。

制造彩色影子

影子并非只有黑白兩色。我們知道，光是沿著直線傳播的，在光照不到的地方就會形成黑色的影子。不過使用一些小技巧可以讓你的影子變成彩色的。

你需要準(zhǔn)備一張桌子，在上面擺上3個彩色燈泡，分別為紅色、綠色和藍(lán)色?，F(xiàn)在請確保房間里非常黑暗，然后同時打開3個燈泡開關(guān)，并讓它們照射一面白色的墻壁。這個時候你會發(fā)現(xiàn)墻壁是白色的，調(diào)整3個燈泡的位置，使得墻壁盡可能變得更白。然后在墻壁和彩燈之間，伸出手指到離墻幾厘米的地方，移動手指直到手指的影子全部落進(jìn)黃色影子的范圍內(nèi)，此時手指的影子是什么顏色？請一位朋友擋住3種彩色光線中的任意一種顏色光線，看看這時你的影子是什么顏色？數(shù)數(shù)看，現(xiàn)在的你有多少種不同顏色的影子？通過這3盞燈可以制造出7種顏色的影子青、紫、黃、藍(lán)、紅、綠、黑。當(dāng)擋住3種光線中的一種時，另外兩種光線就會混合制造出其他顏色的影子。

當(dāng)把手指伸到黃色光線中時，會看到兩個顏色的影子：一個是紅色，另一個則是綠色。這是因為黃色的影子是由紅色和綠色光線混合后產(chǎn)生的，當(dāng)手指擋住從一個方向來的紅色光線時，只有綠色的光線投在墻上形成綠色的影子；當(dāng)手指擋住由另一個方向來的綠色光線時，只有紅色的光線投在墻上形成紅色的影子。也就是說，一旦擋住3種光線中的兩種，得到影子的顏色就是第3種光線的顏色。擋住全部3種光線就會得到黑色的影子。

為什么會呈現(xiàn)跟彩燈不一樣顏色的影子呢？這是因為你只有一種視桿細(xì)胞，但有3種視錐細(xì)胞。視桿細(xì)胞主要用于夜視，只能讓你看到灰色，視錐細(xì)胞能讓你看到各種顏色。雖然3種視錐細(xì)胞會對不同的波長敏感，但分別對紅光、綠光、藍(lán)光尤其敏感。借助這3種類型的視錐細(xì)胞，我們能感知不同的顏色。當(dāng)紅光、藍(lán)光、綠光同時出現(xiàn)在墻壁上時，墻壁之所以變成白色，是因為3種顏色的光以相同的強度刺激了你眼中的3種視錐細(xì)胞，使得你產(chǎn)生了白色的感覺。具體說來，紅光與綠光按某種比例復(fù)合，產(chǎn)生的色覺是黃光，這是因為黃光既能激勵紅視錐細(xì)胞，又能激勵綠視錐細(xì)胞，當(dāng)紅光和綠光同時到達(dá)視網(wǎng)膜時，這兩種視錐細(xì)胞同時受到激勵，所造成的視覺效果是黃光。

分離自己的DNA

在我們的身體里，有一種非常神奇的物質(zhì)，它能傳遞遺傳信息，決定我們長啥樣，決定我們會是什么樣性格的人，甚至還能決定智商，對我們的影響相伴終身。你猜到是什么沒？沒錯，它就是DNA。

然而，DNA藏在細(xì)胞深處，對于我們來說，沒法可視化。不過一個小實驗，將能讓你親手觸碰到這個能決定你命運的神秘物質(zhì)。為了這次實驗，你需要做一些準(zhǔn)備：一只干凈的燒杯、一根玻璃棒、一個膠頭滴管、20毫升酒精、食鹽、洗潔精、牙簽、一杯水，還有一個放大鏡。

實驗第一步，你需要找到攜帶你自己DNA的物質(zhì)。很簡單，由于DNA存在于幾乎所有的身體細(xì)胞里，口水就含有上千個細(xì)胞，所以你含上半口水，漱口30秒，同時用牙齒摩擦口腔內(nèi)壁、嘴唇及舌面。漱口是為了最大限度地搜集口腔上皮細(xì)胞。取一個內(nèi)壁光滑的干凈燒杯，將漱口水吐入其中。然后，加入3小撮食用鹽（約1/16茶匙），用玻璃管輕輕攪動漱口水，直到細(xì)鹽完全溶解。再在溶液中倒入1毫升洗潔精。最后加入20毫升酒精。值得注意的是，必須讓酒精浮在溶液表面（小竅門：將容器傾斜，借助膠頭滴管將酒精慢慢注入溶液表面）。5分鐘后，溶液中將析出白色的浮層，形成絮狀物，這就是你的DNA，它被鈉離子包裹著，肉眼可見。如果用放大鏡觀察，則更為清晰。之所以倒入洗潔精是因為洗潔精分子一端是親水性的，可以與水分子“手拉手”；另一端則是疏水性的，正好細(xì)胞膜分子可以拉起手來，而水的流動性會產(chǎn)生“拉力”，最終使得細(xì)胞膜破裂。一旦細(xì)胞膜破裂，躲在細(xì)胞中的DNA就可以逃逸出來。雖然我們已經(jīng)把DNA從細(xì)胞中解放出來了，它還會溶解在溶劑中。為了讓DNA沉淀出來并固化，我們需要對每個分子中帶負(fù)電的磷酸做些手腳。當(dāng)我們將精制食鹽溶入溶劑時，一些帶正電的鈉離子會和DNA分子的帶負(fù)電的區(qū)域發(fā)生反應(yīng)，并有效地抵抗來自附近其他的DNA分子的斥力——這將幫助它們?nèi)烤奂谝黄?，并在下一步一同沉淀出來。由于DNA可融于水，但不融于酒精，當(dāng)加入酒精時，唾液表面一些自由的DNA就立刻沉淀出來了。其他的更深層的DNA被從酒精中沉淀出的DNA們在引力作用下拖拽了出來，于是我們立刻就得到了這些可見的懸浮DNA群。

如果你很有閑情雅致，把牙簽插入DNA沉淀物中，然后輕輕地攪動，同時不斷地旋轉(zhuǎn)牙簽。這時，你就是在嘗試把沉淀的DNA細(xì)絲纏繞在牙簽尖兒上。當(dāng)你覺得已經(jīng)纏住了的時候，你就可以慢慢地把牙簽從溶劑中提起來，你會看到它拖著一條細(xì)細(xì)的……DNA絲！在這時，你可以把牙簽上纏繞著的DNA用作另一些實驗的準(zhǔn)備一例如，你也許有興趣給DNA染色，以確定你確實提取出了如假包換的DNA；或者讓它通過自制的凝膠，按照DNA長度把不同的片段分離開來；或者你可以試試DNA測序（不過你可能需要先把樣本提純）。

在廚房里測量光速

從設(shè)法測量光速到人們測量出較為精確的光速，前后共經(jīng)歷了300多年的時間。光速的測定不僅推動了光學(xué)實驗，也打破了光速無限的傳統(tǒng)觀念；在物理學(xué)理論研究的發(fā)展里程中，它不僅為粒子說和波動說的爭論提供了判定的依據(jù)，而且最終推動了愛因斯坦相對論的發(fā)展。做這個小實驗最快捷、最“有味”的辦法是使用幾大塊巧克力條，當(dāng)然還你還要有一臺微波爐、一個大盤子以及一把刻度尺。試驗結(jié)束后，你就可以開心地享用這些美味的巧克力了。

要準(zhǔn)備一臺微波爐、幾塊巧克力條、一個可用于微波爐加熱的大托盤、幾根牙簽、一把厘米刻度尺、一個計算器。

首先將巧克力條連成一根長約30厘米的長條，放在一個大盤子上。取出微波爐的轉(zhuǎn)盤，換用盛放巧克力的大盤，不讓盤子旋轉(zhuǎn)。以最大功率加熱1分鐘，確保巧克力條已經(jīng)多處融化。如果未達(dá)到理想效果，則繼續(xù)加熱20秒（注：整個加熱過程請勿移動托盤）。接著，把牙簽插在融化得最厲害的位置。相鄰最近的兩個融化點距離就是波長的一半。然后這個數(shù)值乘以2便得出波長λ值。記下微波爐的頻率，的數(shù)值（標(biāo)在微波爐后面，通常是2 450兆赫茲），即頻率，為2450×10⁵赫茲。現(xiàn)在你已經(jīng)得到了λ和f的數(shù)值，將它們代入公式，即C=λ×f，得到C的數(shù)值就是光速。

重要提示：關(guān)鍵的一步是取出微波爐中的旋轉(zhuǎn)托盤，否則實驗就無法進(jìn)行。如果你所使用的微波爐沒有旋轉(zhuǎn)托盤，那最好換一臺有旋轉(zhuǎn)托盤的，但是在實驗之前一定要把旋轉(zhuǎn)托盤取出。

微波爐使用特定頻率的微波來激發(fā)水分子。由于大多數(shù)的食物都含有水分子，于是微波爐就能很快地加熱它們。用尺子測量兩塊相鄰熔化的巧克力之間的距離，兩者的距離約在5-6厘米。這正是駐波兩個波峰的間距。因為事先取出了旋轉(zhuǎn)托盤，巧克力才沒有在微波爐中被均勻加熱，只是在駐波的波峰處被加熱了。這盤巧克力也向你展現(xiàn)了駐波的分布情況。當(dāng)然，這個實驗?zāi)阋部梢杂闷渌愃频臇|西代替巧克力，比如用超市賣的棉花糖試一試。

讓水瞬間結(jié)冰的魔法

你是否幻想過有一種控制世界的超自然力量Ok？比如手中拿著一瓶水，在搖搖晃晃過程中，水仿佛施了魔法一樣，慢慢地變成了冰塊，倒進(jìn)了冰里又會“長出”一座小冰山。其實這個點水成冰的小魔法并不難。冰點0℃以下是必要條件，其次水中還要有“凝結(jié)核”，也就是雜質(zhì)，因為水分子需要以這些物體為中心進(jìn)行規(guī)則排布形成晶體，雪花中心的凝結(jié)核大多就是灰塵或者細(xì)菌。然而，還有一種“過冷水”結(jié)冰現(xiàn)象，是這個小實驗將用到的原理。

在這個實驗中，你將需要購買一瓶純凈水。在冰箱里放大概2小時45分鐘，這時，你把還是液態(tài)的水從冰箱里拿出來，搖晃或者撞擊一下瓶身，瓶子里的水很快就結(jié)冰了。這是為什么呢？原來純凈水需要-40℃溫度才會變成冰，所以它在0℃以下、-40℃以上還保持著液態(tài)，這被稱為過冷水。從冰箱拿出來后，晃動的外力會使水分子間距減小，或者過冷水接觸到了像空氣灰塵等凝結(jié)核，然后就會出現(xiàn)迅速結(jié)冰的神奇現(xiàn)象。

（責(zé)任編輯：曹偉 責(zé)任校對：司明婧）endprint