让他们吃馅饼：深入研究食用光学

透明的南瓜馅饼热潮始于2017年，当时米其林三星级的芝加哥顶级餐厅Alinea的厨师Simon Davies和Mike Bagale运用现代的“分子美食”创造了一种 挑战烹饪惯例的学科。馅饼是通过复杂的过程制成的，以确定适当的风味。根据2017年10月在《 Vogue》上发表的一篇文章，厨师们使用旋转蒸发仪蒸馏出了相当传统的南瓜馅料，并制成了浓缩和半透明提取物来调味的明胶馅料。 结果是一个视觉上令人惊叹且美味的对话文章，可以很好地参与有关透明度和光学的讨论。

透明的南瓜馅饼， 由光子学媒体的Michael Wheeler提供。

光子学媒体与两名光学科学家就光学透明的饼进行了交谈，尽管他们对质地有所警惕，但他们确实注意到了饼所反映出的有趣概念。“看起来它会很好地炫耀红色的激光笔，”三河社区学院的物理学和技术退休教授朱迪•唐纳利说。明胶具有与玻璃或水相似的折射率，因此它是一种出色的一次性介质，可用于证明诸如斯涅尔定律的概念。明胶光学的另一权威格鲁特•格雷戈里（Groot Gregory）对光子学媒体表示：“如果将激光束放在扇形饼的一个边缘中，它会朝向弯曲的地方，并从另一侧射出，像棱镜一样弯曲。” Gregory担任Synopsys Inc.的技术市场总监，并曾在SPIE和The Optical Society（OSA）担任领导职务。

当激光照射到饼中时，光束会遇到糖分子、香料和明胶，它们会散射光，从而形成可见光来显示光的曲率。典型一块馅饼的形状有点像棱柱形，因此合乎逻辑的问题是：您能从中得到彩虹吗？“哦，伙计，那真的很棘手，”唐纳利说。“获得彩虹的唯一方法是将波长经不同的折射率折射。”Donnelly怀疑这是可能的，但是很难。彩虹需要很大的色散，这意味着当光线在介质之间传播时，它需要较大的折射率差。格雷戈里也有类似的想法。“如果您可以将可以获得彩虹的连续光谱光源浸入水中，则可以在Jell-O中获得它。观察的方式可能是在光线很远地离开Jell-O之后进行可视化处理，”他说。“因为角度较小，所以这些角度的距离越长，跨度越大。您可能无法看到馅饼内的彩虹，因为这些角度很小，除非您有一块很大的馅饼-几米。”

去掉硬外层可以带来更多机会。Donnelly看到了几乎所有用明胶制作的光学元件：凹透镜和凸透镜、非球面透镜、光纤，甚至是光开关。她说，格雷格里（Gregory）在她的一个工作室里制作了渐变折射率镜头时，她看到的最令人印象深刻的凝胶技艺之一来自格雷戈里。“制作果冻糖时，您要在水中添加尽可能多的糖。然后，当果冻凝固时，您将水放在一边，这将开始渗出糖，”格雷戈里说。“随着凝固的Jell-O中糖的浓度通过扩散而下降，您将改变折射率，光线将像普通渐变折射率材料那样沿着曲线弯曲。”如果周围有年轻人，Donnelly和Gregory都建议密切注意任何精心制作的明胶光学器件，以免被压碎或食用。

关于实验
 

光子学媒体首次尝试制作透明的南瓜馅饼。 由光子学媒体的Joel Williams提供。

光子学媒体进行了两次尝试来制作透明的南瓜馅饼。第一次遵循简单的明胶填充配方，并使用预制外壳。 但是，出售的硬皮是全麦饼干，出现了很明显的问题。 当将热明胶液体添加到外壳中时，碎屑会与液体混合，这种情况不适合透明馅。第二个配方要求水与明胶粉的比例更大，而糖要少得多，这导致比第一次尝试更高的澄清度。配方还要求将馅料冷冻后再添加到外皮中。寻找食谱时，请注意水与糖和明胶的比例，以及冷藏说明。