日本的一种花淋雨后会变透明，是什么原理？

2022-10-30

01【日本的一种花淋雨后会变透明，是什么原理？】花瓣变透明涉及到表面和内部性质，以及其所造成的光学特征的变更。由于细胞液的折射率和水相近，因此光线透射的部分增长，因此花瓣就显的透明了。
サンカヨウ（山荷葉）的学名是Diphylleia grayi ，小檗科山荷叶属植物，重要散布在日本北部，我国也有散布，不过可能不多。至于为什么会变透明，这实际上涉及到了花瓣的表面和内部性质，以及其所造成的光学特征的变更。
首先，植物花瓣的白色并非是本身含有白色的色素，而是植物花瓣细胞高度空泡化的构造所致。花瓣中含有众多填充空气的小泡和细胞间隙，它们和无色的细胞间形成了众多的反射界面（可以视作气液接壤面，可形成全反射），因此光线射入花瓣后产生了漫反射，由此显示为白色。这也就是为何白色花瓣按压后会透明的原因，因为按压以及细胞释放的细胞液损坏了这些含气空间。
通常，花瓣表面的表皮细胞会形成众多崛起，且细胞表面笼罩有蜡质层，以此防止水填充进这些含气的空间（自然界的水是病原入侵植物的重要门路之一）。所以我们能看到花瓣上的水珠因为表面张力压缩成一个球形，这就是所谓的”Petal effect（花瓣效应）“ 。值得注意的是，这种Petal effect虽然和荷叶表面滚动水珠的所谓”lotus effect（荷叶效应）“形成的原理类似，但成果是不同的。花瓣效应中，水珠和花瓣的接触地位有黏附性，因此水珠不会随便滚动。
但是在某些情形下，如由于物种差别，花瓣本身蜡质层较薄；或花瓣衰老、表皮细胞间隙增长；或被水长时光浸泡等，水会进入细胞间隙和空泡。由于叶片内部细胞表面没有蜡质层笼罩，且植物细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶等成分是亲水性的，因此水分会很快填充和浸润全部花瓣内部空间，从而清除了本来普遍存在的空气-液体界面，进而失去了造成普遍漫反射的条件。由于细胞液的折射率和水相近，因此光线透射的部分增长，因此花瓣就显的透明了。

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