Beugungsexperimente an helikalen und sinusoidalen Strukturen, die Rosalind Franklin's Entdeckung der DNA Struktur veranschaulichen

R. Franklin (1920-1958) verwendete Röntgenstrahlbeugung um die Struktur von DNA zu bestimmen. Ihre Fotos des Beugungmusters waren ein wichtiger Anhaltspunkt dafür, dass DNA ein helikales Molekül ist. Wir stellen zwei Optikexperimente vor, die Rosalind Franklin’s Fotos im Sichtbaren replizieren. Im ersten Experiment beugen wir Licht an der helikalen Feder eines Kugelschreibers. In einer einfachen Betrachtungsweise, die nur die Beugungformel am Mehrfachspalt benötigt, können bereits der Steigungswinkel, der Durchmesser und die Ganghöhe der Helix abgeleitet werden. Im zweiten Experiment beugen wir Licht an winzigen Löchern, die sinusförmig angeordnet sind: Die Löcher stellen die schweren Phosphatatome am Rückgrat der DNA dar und das sinusförmige Muster stellt die Helix in Projektion dar. Die Beugungsmuster beider Experimente zeigen die charakteristischen Eigenschaften des berühmten Röntgenstrahlfotos "Photo 51" des DNA Moleküls. Wir zeigen ausserdem, daß sich das resultierende Beugungsmuster als Produkt der Fouriertransformierten dreier einzelner Unterstrukturen berechnen läßt. Ein Vergleich mit unseren Experimenten und "Photo 51" zeigt die Gültigkeit unseres mathematischen Modells.