光谱学和Kubelka-Munk理论研究花的颜色

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荷兰格罗宁根大学的研究人员将物理学和生物学结合起来，对花的反射光谱进行定量分析。

《智利风铃花的颜色》的最新研究成果对传粉者和植物之间的关系以及进化生物学的研究具有重要意义。此外，这项工作提高了我们对光散射和色素沉着的理解，并增加了有价值的反射光谱数据Nolana paradoxa世界参考光谱数据目录。

应用生物学与物理学

Kubelka-Munk层叠理论在植物着色分析中的应用，还涉及到材料、油漆、染料和涂料的工业和商业应用;欧洲杯足球竞彩特别是在汽车和汽车零部件制造和半导体制造领域。

花瓣解剖和堆模型

人们在研究植物的物理结构，特别是花的颜色方面付出了大量的努力，这在很大程度上是因为传粉者信号之间的关系。格罗宁根生命进化研究所(Groningen Institute for Evolutionary Life)的植物生理学教授卡斯帕·j·范德科伊(Casper J. van der Kooi)博士做了大量工作，以进一步定量分析光的相互作用，以解释花的颜色。

外层表皮层和内部色素层和光散射层的叶肉一起组成了花的花瓣。入射光在特定波长内被色素层选择性吸收，而液泡和光散射结构将入射光向后散射。当从多个角度观察时，漫反射可以产生一致的视觉效果。

在他的最新工作中，他与格罗宁根大学泽尼克高级材料研究所的计算物理学教授多克尔·g·斯塔夫加博士合作，研究了智利风铃花，欧洲杯足球竞彩Nolana paradoxa它有明显的颜色区分，在未着色的背面(下)表面和饱和的，鲜艳的紫色的正面(上)表面。

早期对植物内部光相互作用产生花色的研究依赖于几何光学，然而植物的结构并不均匀，这使得直接的光学分析很不方便。此外，这些方法需要重要的光学参数的知识，如折射率和吸收系数的组件结构;然而，诸如此类的植物学样品的光学常数在现有的知识体系中是无法得到的。另外，吸收和扩散散射介质的库贝尔卡-蒙克理论可以从测量的透射和反射光谱中导出吸收和散射系数。

Stavenga和van der Kooi在早期的工作中成功地使用了这种方法，利用Kubelka-Munk理论，将植物叶片作为一堆吸收和反射板来估计叶绿素含量的非侵入性方法。在此相关光谱中，分析工作为花的着色策略的比较和未来的定量分析奠定了基础。

方法和结果

博士。Van der Kooi和Stavenga通过开发一种将花瓣作为一叠层处理的光学模型描述了花色，然后使用Kubelka-Munk理论用于将散射散射和吸收介质的层。该方法使用组合的堆叠反射率和传输光谱。它能够基于对层的数量和相对厚度的认识来估计每个层的反射率和透射光谱。

这些研究人员通过在放大率下检查风铃草花瓣的横截面来测量颜料的分布和物理结构，并发现了Nolana paradoxa花瓣有一个着色的，强烈散射的正面叶肉层和一个没有着色的中等反射的背面层。

研究人员通过使用氘-卤素灯(AvaLight-D(H)-S)来传递光，捕捉分光光度测量通过光纤到积分球(AvaSphere-50-Refl)。通过将花冠(一朵花的花瓣的总和)放置在球体中并进行定向照明，反射的光随后被另一根光纤捕获并收集AvaSpec-ULS2048XL-USB2光谱仪带有一个2048像素的后薄CCD图像传感器。

然后，stavga和van der Kooi利用Kubelka-Munk吸收叠加层模型对测量得到的花冠透射和反射光谱进行分析，以估算花瓣内部观测层的透射和反射光谱。

随后的测量试图通过分别测量着色近轴层的吸收光谱和未着色近轴层的反射特性来验证层叠加理论的结果。这些随后在隔离层上进行的实验似乎证明了利用叠加层建模所得到的谱分析。

结论与继续研究

Casper Van der Kooi和Doekele Stavenga对植物利用光线的理解有了很大改善。该团队与其他频繁贡献者的工作组成的工作组织已经检查了光的物理相互作用，这些界面提供了鲜花的彩色外观以及如何对粉丝器竞争的竞争来影响花卉的光谱显示。

对Kubelka-Munk方法有效性的研究可能会对堆栈计量的其他应用的潜在相关性和具有潜在农业应用的植物研究产生广泛的影响。

参考资料及进一步阅读

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