活动设计

活动名称 光带

激光与其他类型的光不同，本次实验活动中，我们将探索激光的一些特殊之处，并制作出非常酷的图案。

注意事项

即使是低功率的激光，如果照射到眼睛，也会造成伤害；只有在需要的时候才能打开激光笔，并且需将其直接对准墙壁；请成年人协助实验。

实验条件及材料

激光笔（功率小于5 mW）

蓝丁胶或橡皮泥

细铁丝（25 号或更细即可）

木夹

桌子

墙

活动步骤

（1）将桌子放置在距离墙壁几米远的地方，并在桌子上清理出一片空间。

（2）将一小段细铁丝插入一块蓝丁胶或橡皮泥中，使其能保持直立。

（3）将细铁丝和橡皮泥放在桌子上靠近墙壁边缘的地方。

（4）用木夹子夹住激光笔，并确保其处于开启状态。

（5）将激光笔放在细铁丝后方约5 厘米处，使其光束指向细铁丝并映射在墙壁上（图1）。

（6）仔细观察墙上的光线（图2），是什么样子的？

活动概述

激光（laser） 是“ 受激辐射光线放大（light amplification by stimulatedemission of radiation）”的简写，意味着它就像任何其他类型的辐射，比如可见光、紫外线（UV），甚至X 射线，只是以特殊的方式“排列”，并且所有波长相同。

对于你周围的混合光线，可以想象成一大群人在蹦床上跳跃，可以是充满活力地跳跃（在蹦床上掀起小波浪），也可以懒洋洋地跳跃（在蹦床上掀起大波浪）。白光是各种不同波长的混合光束，就像一群人同时以不同的方式跳跃。而激光中的光，就像所有人同步跳跃，在蹦床上同时以相同的距离发出波。

本次实验活动中，激光照射到铁丝上会发生衍射，轻微弯曲并散开。想象一下，当你站在海水中被海浪击中时会发生什么——海浪会在你周围散开，然后重新汇聚在一起，继续向岸边冲去。

同样的，当激光光束被细铁丝分开时，也会发生衍射，然后再次汇聚在一起。由于所有的波都是相同的，使得它们会相互干扰，并产生一种亮斑图案，其中不同波的波峰（山丘）和波谷（山谷）完美匹配。然而，弯曲也会导致一些波的波峰与其他波谷重叠，从而完全抵消波，形成暗带，被称为干涉图样。

现实生活中的科学

如果你知道在哪里看的话，就可以在很多地方看到干涉图样，也许你曾经在肥皂泡表面看到过干涉图样。

气泡本质上是一层薄薄的水分子与一种表面活性剂（如肥皂）混合在一起。当光线照射到气泡上后，会从气泡的外表面反射回来，这样你就会看到闪亮的反光。然而，其中一部分光线也会穿过水层，发生弯曲，然后从内表面反射回来。由于这些光线已经被弯曲了，就会与从外表面反射回来的光线发生碰撞，部分波长会发生干涉。由于不同波长的光线会呈现出不同的颜色，因此某些颜色会被加强，变得更亮，而其他颜色则会褪色，泡泡表面就出现了各种色彩鲜艳的条纹。

活动名称 褐变苹果实验

为什么苹果片会变成褐色？

本次活动中，我们将测试常见液体的抗褐变能力，并探索褐变现象中令人惊讶的生物学原理。

注意事项

本次活动需要使用锋利的刀将苹果切成片，请成人协助完成这一步骤。处理食物时，要洗干净双手并使用干净的设备。

实验条件及材料

2 个苹果（要确保它们属于同一类型）

锋利的刀，便签纸，苹果汁，柠檬汁

含糖的糖浆，比如金黄糖浆（golden syrup）或枫糖浆

3 个碗，5 个小盘子，计时器

活动步骤

（1）准备好5 个小盘子，并在每个盘子上贴好标签，内容包括对照、水、苹果汁、柠檬汁和糖浆（图1）。

（2）准备3 个碗，在第一个碗中倒入半杯水，在第二个碗中倒入半杯苹果汁，在第三个碗中倒入半杯柠檬汁，并在手边准备好糖浆。

（3）请一位成年人帮你把苹果切成小片，至少需要15 片才能进行实验。

（4）在贴有“对照”标签的盘子里放3 片苹果片；将3 片苹果片放入水中浸泡至少30 秒，取出后放在标有“水”的盘子里；将另外3 片苹果片放入苹果汁中浸泡至少30 秒，取出后放在标有“苹果汁”的盘子里；再将3 片苹果片浸入柠檬汁中至少30 秒，取出后放在标有“柠檬汁”的盘子里；最后将3 片苹果片放在标有“糖浆”的盘子里，然后在苹果片上抹上糖浆，可以用手指涂抹，确保糖浆覆盖苹果片的整个表面。

（5）找一个安全的地方放置这些苹果片（图2），确保远离饥饿的宠物和家人。

（6）将定时器设置为3 个小时，随后你可以把碗清理干净并收拾其他食材。

（7）计时结束后，再次用肥皂清洗双手，用冷水冲洗涂抹了糖浆的苹果片以去除糖浆，然后将它们放回标有“糖浆”的盘子里。

（8）观察一下，哪些苹果片褐变最严重？试着将盘子按苹果片变成褐色的程度从高到低排列（图3），你觉得哪种液体防褐变最有效？

（9）记录下所有实验结果后，就可以自由地吃（或堆肥）你的苹果片了。

活动概述

苹果片为什么会变成褐色？这其实是生物学和化学结合的产物。

与所有生物一样，植物及其果实也是由细胞构成的。细胞里含有DNA、蛋白质和许多其他化学物质。当你切开一个苹果时，就会切开它的细胞，并将细胞内的物质洒遍整个苹果，其中包括一种名为多酚氧化酶（简称 PPO）的蛋白质。

PPO 是一种特殊的蛋白质，我们称其为酶。酶可以加速化学反应而不会被消耗掉，这就意味着它们可以一遍又一遍地加速相同的反应。PPO 会加速空气中的氧气与水果中其他化学物质之间的反应，这种反应会向这些化学物质中添加氧气，然后这些化学物质就会变成褐色，科学家将这个过程称为“酶促褐变”。

有几种方法可以减缓酶促褐变反应。

你可以加一些酸性物质破坏PPO 酶，这就解释了为什么酸性的柠檬汁可以明显减少褐变。苹果汁的酸性比柠檬汁低，但比水高——那么你浸泡在苹果汁中的切片比浸泡在水中的切片褐变程度低吗？

你也可以通过去除其中一种化学物质终止反应。比如用糖浆涂抹苹果片表面，会阻止氧气进入苹果，这就解释了为什么糖浆覆盖的苹果片没有像实验中其他苹果片那样变成褐色。

你可能也见过其他水果变成褐色，比如香蕉、牛油果和梨。在其他食物中，酶促褐变可能是一件好事，比如茶、咖啡和巧克力。事实上，科学家在他们测试的几乎所有陆生植物中都发现了PPO 的存在。科学家并不完全确定PPO 的作用，但是他们认为这可能是一种针对食草动物和细菌的防御措施。

（NiNi 编译）