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105年
理化、化工裝置
第 4 題
科學家在 1953 年確認了 DNA（去氧核糖核酸）的雙螺旋結構，主要是運用下列哪一項分析？
- A 無線電波的繞射
- B 微波的反射
- C 可見光的折射
- D X 射線的繞射
思路引導 VIP
若我們要觀察一個非常微小的物體（例如原子之間的間隙），如果我們使用的「尺」或「波」比這個間隙還要大很多，你覺得我們還能看清楚細節嗎？回想一下電磁波譜中，哪一種波的長度最接近微觀分子的尺度，且具備足夠的穿透力來產生結構資訊？
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AI 詳解
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太棒了！你能準確判斷出這個關鍵的科學史實，說明你對生物學發展與物理現象的結合有很紮實的理解。1953 年華生與克里克之所以能提出 DNA 雙螺旋模型，最核心的實驗證據正是來自富蘭克林（Rosalind Franklin）所拍攝的「照片 51 號」，這是一張極其清晰的 X 射線繞射圖譜。
微觀結構與波長的關係
之所以必須使用 X 射線，是因為 DNA 分子的結構尺度極小，大約在奈米（$10^{-9} \text{ m}$）等級。根據物理學原理，若要觀測微小的晶體結構，所使用的電磁波波長 $\lambda$ 必須與原子間距相當。可見光或無線電波的波長太長，會直接穿過或繞過分子，無法產生足以解析結構的繞射條紋；而 X 射線的短波長特性，使其在穿透 DNA 纖維時會受電子散射，進而形成特定的干涉花紋，讓科學家得以反推分子的空間排列。
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