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  • 日本的一種花淋雨后會變透明 是什么原理?

    殿原子

    花瓣變透明涉及到表面和內(nèi)部性質(zhì),以及其所造成的光學(xué)特性的變化。由于細(xì)胞液的折射率和水相近,因此光線透射的部分增加,因此花瓣就顯的透明了。

    サンカヨウ(山荷葉)的學(xué)名是Diphylleia grayi ,小檗科山荷葉屬植物,主要分布在日本北部,我國也有分布,不過可能不多。至于為什么會變透明,這實際上涉及到了花瓣的表面和內(nèi)部性質(zhì),以及其所造成的光學(xué)特性的變化。

    首先,植物花瓣的白色并非是本身含有白色的色素,而是植物花瓣細(xì)胞高度空泡化的結(jié)構(gòu)所致?;ò曛泻斜姸嗵畛淇諝獾男∨莺图?xì)胞間隙,它們和無色的細(xì)胞間形成了眾多的反射界面(可以視作氣液交界面,可形成全反射),因此光線射入花瓣后發(fā)生了漫反射,由此顯示為白色。這也就是為何白色花瓣按壓后會透明的原因,因為按壓以及細(xì)胞釋放的細(xì)胞液破壞了這些含氣空間。

    通常,花瓣表面的表皮細(xì)胞會形成眾多突起,且細(xì)胞表面覆蓋有蠟質(zhì)層,以此防止水填充進這些含氣的空間(自然界的水是病原入侵植物的主要途徑之一)。所以我們能看到花瓣上的水珠因為表面張力收縮成一個球形,這就是所謂的”Petal effect(花瓣效應(yīng))“。值得注意的是,這種Petal effect雖然和荷葉表面滾動水珠的所謂”lotus effect(荷葉效應(yīng))“形成的原理相似,但結(jié)果是不同的?;ò晷?yīng)中,水珠和花瓣的接觸位置有黏附性,因此水珠不會隨意滾動。

    但是在某些情況下,如由于物種差異,花瓣本身蠟質(zhì)層較?。换蚧ò晁ダ?、表皮細(xì)胞間隙增加;或被水長時間浸泡等,水會進入細(xì)胞間隙和空泡。由于葉片內(nèi)部細(xì)胞表面沒有蠟質(zhì)層覆蓋,且植物細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素、果膠等成分是親水性的,因此水分會很快填充和浸潤整個花瓣內(nèi)部空間,從而消除了原本廣泛存在的空氣-液體界面,進而失去了造成廣泛漫反射的條件。由于細(xì)胞液的折射率和水相近,因此光線透射的部分增加,因此花瓣就顯的透明了。