给植物补个光

2024-02-27孙凤宸邵明辉

百科探秘·航空航天 2024年2期

孙凤宸邵明辉

在天宫课堂第三课的互动问答环节中，刘洋为同学们解释道，问天实验舱里的植物是在实验柜中培养的，目前无法接触到自然光，但是通过调控实验柜里人工光源的强度和光谱，可以为植物提供充足的光照，满足它们生长发育的需求。由此可见，人工光源技术的不断成熟解决了太空种植的一大难题。细心的同学可能会发现，我们使用的人工光源往往并不只是类似自然光的白色光，蓝色光、红色光等应用得也很广泛。那么，光有什么有趣的特性？光照对植物有什么影响？我们一起来做个实验探究一下吧！

光的反射

光在传播过程中，在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫作光的反射。在日常生活中，光遇到水面、镜面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。我们的眼睛之所以能够看到物体，与光的反射息息相关——光源发出的光照射到物体上，然后反射到眼睛，于是我们看到了物体。

光的色散与本质

让一束白光照射到三棱镜上，可以看到太阳光被“分解”为各种颜色的光，这种现象叫作光的色散。白光实际上是复色光，其他各种颜色的光都可以认为是一种单色光。色散就是复色光分解为单色光而形成光谱的现象。这里需要深究的是，光本质是一种电磁波，由不同波长的光波组成，每一种光波呈现一种特定的颜色，如波长约在625～740纳米间的光波呈现红色。

物体对光的吸收与反射

我们肉眼所看到的“颜色”，实际上就是反射到我们眼睛中特定波长的光波所造成的现象。不同波长的光进入人眼后，对视觉细胞产生的刺激也不同，大脑是根据接受的不同信号来判定具体的颜色的。一个物体在白光下之所以呈现红色，是因为它吸收了白光中除红色以外所有的光，而反射了红色的光到达我们的眼睛中；若物体对各种颜色的光都完全吸收，则没有光反射到我们的眼睛，物体呈现黑色；反之若完全反射，则呈现白色。

原理揭秘

到了这里，想必很多同学都可以自己解释出前面小实验的原理了：红色的卡纸在绿光的照射下，吸收了绿色的光，没有光线可以传进眼睛，卡纸就“变成”黑色了。

植物补光灯的原理

LED植物补光灯是太空中，同时也是地面上应用较广泛的为植物补充适宜光照的人工光源。我们知道，绿色植物的光合作用是其生长发育的重要过程，应用植物补光灯最主要的一个目的就是影响植物的光合作用，进而促进植物的生长。光合作用是在叶绿体中完成的。植物细胞质中的叶绿体含有叶绿素和相应的酶，叶绿素是光合过程中吸收和传递光能的主要物质。高等植物的叶绿素分为a、 b两种。在太阳光所含的紅、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等可见光中，被绿色植物吸收最多的是红橙光（波长约600～700纳米）和蓝紫光（波长约400～500纳米），对绿色光（波长约500～600纳米）只有微量的吸收。所以，红橙光和蓝紫光一般对植物的光合作用最有效，植物补光灯中蓝色光、红色光的应用也就相应比较广泛了。同时这也能解释为什么我们看到的植物叶片大多呈现绿色——在太阳光的照射下，植物叶绿体对绿色光波只有微量的吸收，绝大部分绿色光被反射到我们的眼睛中。

当然，不同的植物各方面生长特性是不同的，对光的强度和“颜色”需求也不一样，所以运用植物补光灯时也需要技术人员“因材施教”，选择最适合的人工光源。总之，通过调控光源的强度和光谱，为植物提供适宜、充足的光照，促进植物的生长发育已经普遍运用于植物种植中。相信在不远的未来，随着技术的不断成熟，植物补光灯会为太空植物的培育种植做出更大的贡献。