閃閃發光的肉，我到底能不能下口？
2022-08-07由 中國科普博覽 發表于 漁業
肌原纖維與肌絲什麼意思
“美好的一天又要結束了，明天週末放假，今晚得吃點好的”，我一邊整理著桌面，一邊在心裡盤算著等會買點什麼。決定了，今晚要吃來自四川樂山的著名美食——甜皮鴨！
下班、去市場、買甜皮鴨、回家一氣呵成。正當我美滋滋
的
開啟包裝盒的時候，奇怪的事情發生了，這隻鴨子怎麼閃閃發光？難道是我太餓了已經看不清楚了？
鴨肉在不同角度下呈現彩色金屬光澤（圖片來源：作者拍攝）
經過仔細的觀察，我發現金屬光澤只發生在肌肉敦實的地方，在骨頭、白色的脂肪層和表皮並沒有觀察到這個現象。因此，經過合理的推測，這應該與光和肌肉的相互作用有關係。欲知詳情如何，且聽我慢慢道來。
一、肌肉的結構
肌肉微結構示意圖（作者漢譯，圖源見圖）
以骨骼肌為例，骨骼肌纖維即為肌肉細胞，呈細長形狀並且是多核細胞。骨骼肌由肌纖維束構成，肌纖維束由肌細胞組成，肌細胞含有多個肌原纖維，肌原纖維又可以分為好幾個肌節。在肌肉的微細結構中，又分為粗肌絲和細肌絲。
看著滿螢幕的“肌”字是不是快不認識這個字了？沒關係，只需要知道，肌肉結構說起來複雜，實際上看起來很簡單，就是規則的一條一條捆在一起，像電線電纜一樣。當把肉橫切後，肌肉剖面則由一塊塊的小切面構成。當光打在煮熟，油亮的肌肉切面上時，光的反射實際上是由一塊塊小切面完成的。
那麼這和彩色反光有什麼關係呢？請繼續向下看。
二、光波的干涉與光柵色散
當雨滴淅淅瀝瀝的落在平靜
地
湖面上，湖面也變得活躍起來，上面的水波都在孤獨的畫著自己的圓圈，但好像相互之間又在干擾嬉戲。
雨滴落在湖面上（圖片來源：veer相簿）
光是一種電磁波，它在真空中傳播的速度是一個定值，通常用字母c表示，近似值是三十萬千米每秒。更為神奇的是，真空中的光速不與慣性參考系的運動狀態有關，也不與光的顏色，即光的頻率有關。由於在我們身邊的空氣中，折射率變化不大，因此由“頻率與波長相乘等於光速”這個關係可知，生活中一般我們也可認為空氣中的光的顏色與波長相關。
單點光波源的傳播和雙點光波源的傳播（圖片來源：作者提供）
如上圖所示，當空間中只有一個點光波源時，光的傳播就像水面上落下了一滴水，一圈圈
的
散開，並且隨著波遠離光源，逐漸變弱。這是能量守恆的結果，因為隨著圓圈的擴大，能量是一定的，這必然導致波隨著傳播距離增大逐漸變弱。設想我們點燃一支蠟燭，火光也會離得越遠而變得越暗。
當空間中有兩個相距幾個波長的點光源後，波的傳播不再是各向均勻而是出現了指向性，在有些方向傳播的強，有些方向傳播變弱甚至歸零。這也是能量守恆的表現——在有些方向傳播能力強必然存在傳播較弱的方向，把能量集中起來。
對於肌肉的橫切面，想必就更為神奇了？沒錯，事情就是這樣！
三、光柵以及色散效應
紅光和藍光在“肌肉模型”中的傳播行為（圖片來源：作者提供）
對肌肉的結構進行數學建模和物理建模，每個肌肉纖維束視為相連為一起的波源，點光源間距遠小於波長。而被肌膜隔開的間隙則可以視為連續波源的斷裂。根據圖7所示肌肉的微結構，肌纖維截面直徑約50μm，間隔約10μm。由此資料，我們進行光波在肌肉上反射後傳播模擬，發現神奇的現象出現了！
常壓下煮熟肌肉的掃描電鏡影象（圖片來源：參考文獻［2］）
首先不論光的顏色如何，它們的傳播都出現了明顯的指向性。其次按照“紅橙黃綠青藍紫”排序，紅顏色的光波長長，藍色的光波長短，在這個過程中，除了中央垂直於肌肉表面的對稱線上，它們傳播方向一致外，紅光的偏折角度要小於藍紫光。這與玻璃折射行為是正好相反的。
而這個結構就好像柵（zhà）欄一樣一格一格的，這個結構也就被形象
的
稱之為“光柵（shān）”。至於為什麼讀光柵（shān）就是另一個故事了。
每毫米1200條反光線的光柵（圖片來源：作者拍攝）
由於不同顏色的光除了中心外呈現了不同的傳播角度，因此光柵結構具有將光按顏色（準確
的
說是波長、頻率）分開的作用，因此我們所光柵擁有色散能力。它的一個最重要應用就是光譜儀。
光纖光譜儀結構（圖片來源：作者拍攝）
光柵色散效果圖（圖片來源：作者提供）
在生活中有沒有光柵可以讓我們看到彩虹色的光？當然有，那就是光碟。
光碟和六角扳手（注意看影子和顏色排序）以及光碟的電子顯微結構（圖片來源：作者拍攝）
光碟的微結構也是一道道的柵欄樣，上面的點即為燒錄
的
資訊。在圖中我們可以看到此時影子在左側，說明太陽在右上方。而紅光在左側藍光在右側，說明了紅光偏角要比藍光大，也符合我們的模擬結果。
因此，若也想看到閃閃發光的肉，可以嘗試傾斜觀察，因為肌肉橫截面基本是平的，斜著看才會有光柵的色散效果哦。透過以上模擬實驗，相信開頭的疑惑我們已經解開。面對這塊閃閃發光的肉，不需要糾結能不能吃，盡情品嚐吧！
出品：科普中國
作者：唐鴻洋（中國科學院光電技術研究所）
監製：中國科普博覽
參考文獻：
［1］鍾錫華。 （2012）。 現代光學基礎。 北京大學出版社。
［2］王志江， & 蔣愛民。 （2015）。 超高壓處理對熟制雞肉微觀結構的影響。 食品與機械（1）， 4。
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