单点光波源的传播和双点光波源的传播,图片来源:作者提供
如上图所示,当空间中只有一个点光波源时,光的传播就像水面上落下了一滴水,一圈圈地散开,并且随着波远离光源,逐渐变弱。这是能量守恒的结果,因为随着圆圈的扩大,能量是一定的,这必然导致波随着传播距离增大逐渐变弱。设想我们点燃一支蜡烛,火光也会离得越远而变得越暗。
当空间中有两个相距几个波长的点光源后,波的传播不再是各向均匀而是出现了指向新,在有些方向传播得强,有些方向传播变弱甚至归零。这也是能量守恒的表现——在有些方向传播能力强必然存在传播较弱的方向,把能量集中起来。
对于肌肉的横切面,想必就更为神奇了?没错,事请就是这样!
光栅以及SE散效应
对肌肉的结构进行数学建模和物理建模,每个肌肉纤维束视为相连为一起的波源,点光源间距远小于波长。而被肌膜隔开的间隙则可以视为连续波源的断裂。根据肌肉的微结构,肌纤维截面直径约50μm,间隔约10μm。由此数据,我们进行光波在肌肉上反色后传播仿真,发现神奇的现象出现了!
常压下煮熟肌肉的扫描电镜图像,图片来源:参考文献[2]
首先不论光的颜SE如何,它们的传播都出现了明显的指向新。其次按照“红橙黄绿青蓝紫”排序,红颜SE的光波长长,蓝SE的光波长短,在这个过程中,除了中央垂直于肌肉表面的对称线上,它们传播方向一致外,红光的偏折角度要小于蓝紫光。这与玻璃折色行为是正好相反的。
而这个结构就好像栅(zhà)栏一样一格一格的,这个结构也就被形象地称之为“光栅(shān)”。至于为什么读光栅(shān)就是另一个故事了。
每毫米1200条反光线的光栅,图片来源:作者拍摄