生物的结构色
贝壳的颜色

贝壳的颜色贝壳的颜色有很多种,有红色、白色、黄色、彩色等多种颜色。
红色贝壳又称火焰贝。
白色贝壳有砗磲。
贝壳的颜色是由色素形成的还有由贝壳的结构形成的,因此分为两大类,色素色和生物色。
结构色包括光线通过薄薄的碳酸钙层相互作用产生的彩虹色,贝壳和珍珠的珍珠层,还有一些贝壳由于表面微结构的干扰或衍射而产生明亮的彩虹色斑。
结构的着色是相对罕见的,不同于由色素引起的正常贝壳的着色,也不同于珠光质的虹彩外观。
拓展知识:初到海南,最常吃到一种清香鲜淡的冬瓜海螺汤。
在岛上呆得时间长了,才知道这汤是被称为海南第一汤的。
积食上火、疲惫劳顿,便煮一锅这样的汤,吃下去立马觉着舒适很多。
很多人便是从餐桌上开始认识这种海洋生物---贝类的。
不过,仅仅从餐桌上认识贝类,不免太粗浅。
贝类,是大自然赐予人类极宝贵的资源。
全世界贝类约12万种之多,河川、溪流、湖泊、海洋,到处都有贝类的踪迹,它是自然界生物中仅次于昆虫的第二大族类。
那奇特无比的造形、赏心悦目的色彩、绝妙精美的花纹,展示着大自然鬼斧神工的馈赐,让人叹为观止。
在漫长的历史长河中,贝类无不以它独具的魅力折射出人类社会的演化与进程。
贝的种类全世界的贝类大体可分为陆生和水生两种,其中水生的海洋贝类占了总量的80%以上。
海洋贝类实质是软体动物,其特点是体软不分节,由头、足、内脏囊、外套膜和壳5部分组成。
根据其外壳形体特点和结构,贝又可分为5类。
腹足类:包括蜗牛、海螺和玉黍螺等,形状呈螺旋形扭转;双壳类:有蛤蜊、牡蛎和扇贝等,它们一般有两扇贝壳组成,呈瓣状;头足类:包括乌贼、鹦鹉螺和章鱼等;多板类:这类贝壳多达8块壳板,组成一幅奇特的形状;掘足类:壳顶向前,膜面弯曲,呈浅帽状。
5种类别的贝,腹足类、双壳类最多,占现有贝类总量的80-90%以上。
贝的结构典型的贝壳有3层结构,外层为有质层,称为壳素,是一种硬蛋白;中层较厚称棱柱层或壳层;内层为叶状的霰石结构,极富光彩,称珍珠层。
外层和中层由外膜的背部边缘分泌而成,内层则由外套膜全部表面所分泌。
结构色的名词解释

结构色的名词解释在自然界中,我们常常能够观察到一些令人惊叹的色彩现象,比如美丽的彩虹、蜻蜓翅膀上的闪烁光彩等等。
这些色彩背后隐藏着一种被称为结构色的奇妙现象。
结构色是指物体表面的色彩并非来自于该物体本身的颜料,而是由于其物理结构的干涉和衍射效应而产生的。
1. 结构色的原理结构色现象的基本原理源自自然光的反射、折射和干涉。
当光线照射到物体表面时,一部分光线被物体表面反射,另一部分光线则穿透物体表面进入内部。
当这部分光线再次出射物体表面时,会与反射光线发生干涉现象。
这种干涉现象会导致入射光的不同波长在反射光中相互加强或相互抵消,从而产生特定的色彩效果。
由于不同波长的光具有不同的能量和频率,它们会引起不同程度的干涉,从而呈现出多种颜色。
2. 结构色的多样性结构色的多样性体现在其表现形式的丰富性上。
从微观结构到宏观结构,各种不同形态的物体都可能表现出结构色。
例如,油水界面上的彩虹色现象,由于油滴与水的接触角度的变化,不同波长的光会以不同的角度折射,进而干涉产生各种颜色。
此外,很多生物体也利用结构色来展示独特的色彩。
比如蝴蝶的翅膀、孔雀的尾巴和鹦鹉的羽毛等都展示出了华丽的结构色效果。
这些色彩并非来自于化学染料,而是由这些生物体体表面的纹理和微结构所决定的。
3. 结构色的应用价值结构色不仅仅是大自然的奇观,还具有广泛的应用价值。
在光学领域,研究结构色能够帮助人们了解光传播和干涉的基本原理,有助于开发新的光学器件和材料。
例如,研究蝴蝶的结构色能够为制造更高效的太阳能电池提供灵感。
此外,结构色还被广泛应用于材料科学、纳米技术和纺织品等领域。
利用结构色的原理,人们可以设计生物传感器、光学传感器、光学存储设备等新型材料,并且还可以用于开发防伪、染色和装饰等方面的产品。
4. 结语结构色是一种迷人的自然现象,它不仅在大自然中随处可见,而且已经走进了人类社会的各个领域。
通过深入研究结构色现象,我们可以更好地理解光的特性,从而推动光学技术和材料科学的发展。
结构色原理

结构色原理介绍结构色是一种特殊的颜色现象,它不同于常规的色彩,而是由物体的微观结构引起的。
在自然界中,我们可以观察到很多具有结构色的生物,如孔雀、蝴蝶、甲虫等。
这些生物的颜色并非由色素所决定,而是由物体表面的微观结构所产生的。
光的干涉与散射结构色的产生与光的干涉和散射有关。
当光线照射到物体表面时,会发生多次反射和折射。
这些反射和折射会导致光的干涉现象,使得特定波长的光被增强或抑制。
而散射则会改变光的传播方向,使得光线在不同角度下呈现不同的颜色。
结构色的原理结构色的产生主要有两种机制:布拉格散射和薄膜干涉。
布拉格散射布拉格散射是由物体表面的周期性结构引起的。
当入射光线与物体表面的周期性结构相互作用时,会发生散射现象。
根据布拉格散射的原理,当入射光的波长和物体表面的周期性结构的尺寸相匹配时,会产生强烈的散射,从而呈现出特定的颜色。
薄膜干涉薄膜干涉是由物体表面的薄膜结构引起的。
当光线通过物体表面的薄膜时,会发生多次反射和折射,导致光的干涉现象。
根据薄膜干涉的原理,当入射光的波长和薄膜的厚度相匹配时,会产生干涉现象,从而呈现出特定的颜色。
结构色的应用结构色不仅在自然界中广泛存在,也被人们应用于各个领域。
生物学在生物学中,结构色被广泛应用于昆虫、鱼类、鸟类等生物的研究。
通过研究生物体表面的结构色,可以了解生物的进化、交配选择和生态适应等方面的信息。
材料科学结构色在材料科学领域有着广泛的应用。
通过控制材料的微观结构,可以制备出具有特定颜色的材料。
这些材料可以应用于染料、涂料、光学器件等领域。
光学在光学领域,结构色被广泛应用于光学薄膜、光学滤波器等器件的设计与制备。
通过调控器件的结构,可以实现对特定波长光的选择性透过或反射,从而实现光学器件的功能。
纺织品结构色在纺织品领域也有着重要的应用。
通过控制纺织品的纤维结构和染色工艺,可以制备出具有结构色的纺织品。
这些纺织品在时尚、家居等领域有着广泛的应用。
结论结构色是一种由物体微观结构引起的特殊颜色现象。
结构色的原理及应用

结构色的原理及应用1. 结构色的定义结构色是指由物体的微观结构引起的颜色现象。
它与物体所具有的化学成分和物理性质无关,而是与其微观结构的几何形状、间距和尺寸有关。
2. 结构色的原理结构色的产生是由于物体的表面微小结构对入射光的干涉和衍射导致的。
当入射光与物体的微观结构相互作用时,部分光被反射,而部分光通过物体并发生衍射。
这一过程会使不同波长的光以不同的方式相互干涉和衍射,从而产生物体表面的特殊色彩。
3. 结构色的应用结构色在生物学、化学、物理学和材料科学等领域都有着广泛的应用。
以下是一些常见的结构色应用:•生物学:结构色在生物学中具有重要的研究价值。
例如,昆虫和鸟类的羽毛、鳞翅以及一些海洋生物的外壳和皮肤都展现出美丽的结构色。
这些颜色的展示往往与生物的伴侣吸引、偷袭、迷惑掠食者等行为有关。
•光学设备:结构色在光学设备中有广泛的应用。
例如,各种光学滤镜、反射镜和衬底都可以使用结构色来实现特殊的光学效果,如反射特定波长的光或者实现增强色彩鲜艳的效果。
•纺织品:结构色也被广泛应用于纺织品的研究和生产中。
通过调整纺织品的纤维结构和织法,可以制造出具有特殊结构色的纺织品,使其颜色更加鲜艳、夺人眼球。
•涂料和颜料:结构色在涂料和颜料的研发和生产中有着重要的应用。
通过调整颜料中微观结构的形状和尺寸,可以实现特定的结构色效果,使得涂层和颜料更加具有光泽和变化多样的色彩。
•图像显示技术:结构色也在图像显示技术中起着重要的作用。
例如,液晶显示器在制造过程中使用结构色技术来调整像素的颜色,从而获得更加精确和鲜艳的色彩显示效果。
4. 结论结构色是由物体微观结构的干涉和衍射引起的特殊颜色现象。
它的应用领域广泛,包括生物学、光学设备、纺织品、涂料和颜料以及图像显示技术等。
通过深入研究结构色的原理和应用,可以进一步推动相关领域的发展,并为解决实际问题提供新的思路和方法。
以上是对结构色的原理及应用的简要介绍,希望对读者有所帮助。
结构色原理

结构色原理结构色原理是一种基于微观结构的光学效应,通过材料的结构特征来实现特定颜色的表现。
在自然界和人工制品中,结构色被广泛应用于生物体的色彩、光学器件、涂料、纺织品等领域。
通过探索结构色原理,可以深入了解光的传播规律和材料的微观结构,为设计新型材料和开发新技术提供重要参考。
一、结构色的基本原理结构色是一种由物体微观结构决定的颜色,与物质本身的吸收和发射光线无关。
当光线照射到具有特殊结构的表面时,由于反射、衍射、干涉等光学效应的相互作用,会产生特定波长的光线,呈现出独特的色彩。
这种颜色不同于普通的着色剂所产生的颜色,被称为结构色。
二、结构色的应用领域1. 生物体色彩:许多昆虫、鸟类和动物身上的色彩是通过结构色实现的,如蝴蝶的翅膀、孔雀的羽毛等。
这些色彩不仅美丽夺目,而且具有抗腐蚀、抗紫外线等功能。
2. 光学器件:利用结构色原理设计制造光学滤光片、干涉镜、光子晶体等器件,可以实现色彩分离、光学调制、光子传感等功能。
3. 涂料与油漆:结构色被应用于汽车漆、墙面涂料、防伪标识等领域,使得涂层具有独特的视觉效果和防伪性能。
4. 纺织品与服装:结构色被用于纺织品染色和印花,制作出具有立体感和变色效果的服装和家居用品。
5. 材料科学:通过控制材料的结构特征,可以实现光学、电子、磁性等性能的调控,为新材料的研究和开发提供新思路。
三、结构色的调控方法1. 结构设计:通过精密的结构设计和工艺控制,实现光子晶体、光子带隙等结构的构建,从而调控结构色的表现。
2. 材料选择:选择具有特定折射率、反射率和衍射性质的材料,为结构色的形成提供基础。
3. 光学调控:利用外界光源或电场等手段,实现结构色的可逆调控,为光学器件和光子传感器的应用提供可能。
四、结构色的未来发展随着材料科学、光学技术和纳米技术的发展,结构色在生物医学、信息显示、柔性电子等领域的应用前景广阔。
未来,结构色将进一步实现多功能化、可视化和智能化,为人类社会带来更多的创新和发展机遇。
节肢动物门

4.开管式循环系统
4.1 混合体腔
节肢动物胚胎发育过程中,体腔囊并不扩大,中胚 层细胞也不形成体腔膜,而分别发育成有关的组织和 器官,一部分分化成肌肉、部分内部器官系统;另一 部分成为背部的循环系统和血管的腔壁。
6. 多样的排泄器官
低等种类把排泄物积留于皮下,随着蜕皮排出 与后肾型同源的排泄器官 如甲壳纲的触角腺、颚腺、蛛形纲的基节腺等 马氏管 如昆虫、蜘蛛等
6.1 后肾管型排泄器官 由后肾管演变而来
节肢动物的后肾
管型排泄器官肾口
二次性封闭,由腺
体部和膀胱部组成。
含氮废物经渗透进
入腺体部,再由膀 胱部排出体外。
第一节 节肢动物门的主要特征
1、异律分节,分节的附肢; 2、外骨骼,发达的肌肉; 3、混合体腔,开管式循环系统; 4、多样的呼吸和排泄器官; 5、消化健全,取食广泛; 6、神经系统集中,感觉器官发达; 7、生殖发育。
1.异律分节和附肢分节
1.1 异律分节
体节发生分化,形态、结构和机能出现差异; 节肢动物的一些相邻且结构和机能相近的体节 常组合或愈合在一起,形成体部,机能分工更 明显;
有爪纲(原气管纲): 栉蚕
附肢末端具爪,以 气管呼吸。
2.2 真节肢动物亚门
特征:身体分节,附肢分节。
1)三叶虫纲 2)肢口纲 3)蛛形纲 4)甲壳纲 5)多足纲 6)昆虫纲
1)三叶虫纲
已全部灭绝,只 见于化石。
2)肢口纲
鲎
特征:
身体分为头胸部和腹部, 末节延长为尾剑。
纳米结构色

纳米结构色
纳米结构色是一种新型的色彩效应,它与物体的结构和形态紧密相关。
一般情况下,颜色是由物体反射或者吸收光线产生的,但是纳米结构色的产生原理更加微小、复杂,它来自于物体表面的一种特殊纳米结构阵列。
纳米结构是一种非常微小的结构,它的尺寸通常在1到100纳米之间。
在这个尺寸范围内,物体表面会产生一种特殊的电磁场,这种电磁场可以影响到光的传播和反射,导致特定颜色的出现。
这种颜色不同于传统的颜色,它们是非常亮丽、明亮的,并且具有非常高的饱和度。
纳米结构色广泛存在于生物界中,比如蝴蝶的翅膀、鹦鹉的羽毛、珍珠、贝壳等,这些生物的外表色彩鲜艳、变幻莫测。
这种颜色来自于生物组织的纳米结构,这种结构可以通过调整进光的传播方向和波长来实现。
除了生物界中存在的纳米结构色,这种颜色也可以人工合成。
通过纳米结构的制备、阵列和调控,科学家们可以制造出多样化、高效的光功能材料。
这种材料在生物和材料科学研究中具有广泛的应用价值,例如在制造高效的光催化剂、光电子材料等方面。
纳米结构色的制备有多种方法,常见的有化学合成法、物理法、生物法等。
这些方法都需要通过精密的实验设计和实验操作来实现,只有精细地控制单元体的形貌、结构和排列方式,才能获得满足需求的纳米结构色。
纳米结构色是一种具有创新性和前瞻性的光学科学成果,它不仅促进了理论研究的深入,也增进了实验技术的发展和改进。
未来,纳米结构色在光电子材料、信息存储、化学催化、生物医学和环境保护等领域的应用将更为广泛。
为什么蝴蝶有彩色的翅膀?

为什么蝴蝶有彩色的翅膀?一、起源于进化的需求蝴蝶的彩色翅膀起源于进化的需求。
在物竞天择的自然界中,生存是最重要的课题。
蝴蝶的翅膀色彩变化丰富,正是为了适应不同的生存环境。
一方面,翅膀上的纹理和颜色可以使蝴蝶更好地隐藏在花朵或草叶之中,避免天敌的侦察。
另一方面,鲜艳的翅膀颜色可以吸引异性,起到诱惑、勾引的作用,从而为繁殖提供更多的机会。
二、生物色彩中的结构色蝴蝶翅膀上的彩色并非来自于颜料的沉积,而是来自于结构色的反射。
结构色是由蝴蝶翅膀上的微小结构所产生的光的干涉和散射效应导致的。
这些微小结构可以干涉入射光波,使得某些波长的光被放大,而其他波长的光则被抑制,从而呈现出特定的颜色。
三、色素颜色的产生除了结构色外,蝴蝶翅膀上的彩色也与色素有关。
色素是指颜色物质吸收和反射光线的能力。
蝴蝶的翅膀中常含有多种色素,如胡萝卜素、叶绿素、黄蜡等。
这些色素会吸收某些波长的光线,然后反射出其他波长的光线,形成不同的颜色。
四、进化中的选择压力蝴蝶翅膀上的彩色是经过长时间的进化而形成的。
在进化的过程中,那些能够适应环境、提高自己生存几率的蝴蝶逐渐取代了其他类型的蝴蝶。
因此,彩色翅膀不仅仅是一种美丽的装饰,更是蝴蝶在生存竞争中的进化选择。
只有拥有鲜艳彩色翅膀的蝴蝶才能更好地躲避天敌、吸引异性、提供良好的繁殖环境,从而更好地延续种群的生存。
总结:蝴蝶的彩色翅膀是由进化需求、生物色彩和色素颜色共同作用所形成的。
这些彩色翅膀既保护了蝴蝶的生存,又帮助它们实现繁殖。
它们是进化中的产物,展现了大自然的智慧和多样性。
在我们欣赏蝴蝶翅膀丰富多彩的同时,也应该更加珍爱和保护这一生命的奇迹。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
生物的结构色摘要花草树木,鱼鸟飞虫,自然界中许多生物体都呈现出五彩缤纷的生物色彩汇。
通过查阅资料,本文简要的分析的颜色的形成原理,着重研究了结构色的概念、形成机理和研究现状,对自然界中代表性的几种生物体中存在的结构生色的微结构及其成色机理进行了简单的研究。
并且结合结构生色的优点,联系生活做出相应的探索。
1.色彩的概念颜色是人眼的一种生理感觉,是光依赖于人眼视觉的一种特殊属性。
光照射到物体上,经过物体的反射或透射后进入人眼,形成光刺激。
根据生理解剖学观点,人眼产生的视觉是由于光刺激视觉神经而引起的一种反应。
光源、物体和观测者是颜色知觉形成中的三个组成部分,改变其中一个或多个,将使颜色知觉发生变化。
从颜色形成的内因分析生物体上的颜色主要可分为两类:化学色和结构色。
1.1化学色化学色是指由色素产生的颜色,从本质上来说,色素色来源于电子在分子轨道间的跃迁。
自然光入射到色素上,色素分子通过有选择性的吸收、反射和透射特定波长(频率)的光线从而展现出不同的颜色。
由于色素分子对光的吸收和反射没有方向性,所以从各个方向观察色素颜色是一致。
有些色素还具有许多奇特的光、电和热性质,如光致变色、热致变色、化学发光和电致发光。
色素色有个非常明显的缺点,就是色素分子经过一段时间与空气中的一些化学成分发生化合作用,发生褪色现象。
1.2结构色自然界中大部分颜色是由色素产生,但是还有一些颜色并非由色素形成而是由非常精细的微结构形成的结构色。
这些结构色通常具有光泽,颜色会随视角发生变化,例如蝴蝶翅色、鸟类羽色、欧泊宝石、海产贝壳、甲虫体壁表面等。
通过可见光与物质的物理上的微观结构发生相互作用,产生的对某些波长的选择性反射和透射的效应,导致我们感知到的颜色,称为结构色。
和色素色不同的是结构色通常具有方向性,也就是说在不同的方向观察到的颜色不同,即虹彩效应。
2.结构色的形成原理结构色与色素着色无关,是生物体亚显微结构所导致的一种光学效果。
生物体表面或表层的嵴、纹、小面和颗粒能使光发生反射或散射作用,从而产生特殊的颜色效应。
例如,鸟类的羽色、蝴蝶的翅色主要是由于光的干涉现象所引起的;火鸡头颈周围皮肤呈蓝色和灵长类脸部、臀部及生殖区皮肤的蓝色,则是由于入射光中的蓝紫部分被表皮组织中的大量细小颗粒(其直径与蓝紫光波长相当)反射出来,而入射光中的红黄部分则透过这个颗粒层被真皮组织中的黑色素吸收。
结构色来源于光与微观结构相互作用,一般而言,其光学效应是由下面三种效应之一或者由它们的组合而产生的:多层薄膜的干涉效应;表面或体周期结构相联系的衍射效应;由亚波长大小的颗粒产生的波长选择性散射口产生。
结构色的物理机制是物体微结构对光进行的调制,所以不同的微观结构将会产生不同的光学现象2.1.多层薄膜的干涉效应自然界绝大多数的结构色都来源于薄膜干涉。
薄膜干涉包括单层膜干涉和多层膜干涉。
由单层膜干涉产生颜色的典型例子是肥皂泡拥有的虹彩色。
肥皂泡的表面是一层液体膜,光线入射到肥皂泡上将会在两个界面分别发生反射,不同表面反射的光线将会发生干涉在自然界中,更常见的则是多层周期系统。
相比于单层膜而言,由多层膜产生的颜色更加明亮艳丽,饱和度更高,形式也各多样。
多层膜结构基本上有三种形式,如图(1)所示:第一种为多层层堆结构,每个层堆由均匀层组成,每个层堆对某一特定波长进行调制;第二种称为“啁啾层堆”,即高低折射率膜层的厚度沿薄膜垂直方向系统地减薄或者增加;第三种可描述为“混沌层堆”,其高低折射率膜层的厚度是随机变化的。
后两种结构中,膜层的层数随样品不同而有所差异,可根据膜层的厚度和膜层折射率确定反射带的位置与宽度,进而得知呈现的颜色。
2.2表面或体周期结构相联系的衍射效应衍射是指光波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生偏离直线传播方向的现象,与干涉现象一样,本质上都是基于波场的线性叠加原理。
与干涉效应相比,由表面或复杂的次表面周期结构产生的衍射效应是较少见的。
人们可以将自然界的衍射结构分成以下两种。
第一种为表面规则结构。
一些结构表现为表皮上一系列规则间隔的平行或近似平行的沟槽或突起,如一种Burgess shale古生物,其表皮有良好的光栅结构,呈现明亮的彩虹色。
第二种就是在光学波段能产生布拉格衍射效应的结构,有时归结为体衍射光栅或光子晶体汇。
具有这样的结构通常称为“具有光子带隙”的材料。
当带隙的范围落在可见光范围内,特定波长的可见光将不能透过该晶体。
这些不能传播的光将被光子晶体反射,在具有周期性结构的晶体表面形成相干衍射,产生了能让眼睛感知的结构色。
2.3由亚波长大小的颗粒产生的波长选择性散射光的散射分为两种,与颜色相关的散射为散射后光的波长(频率)不变的散射,即瑞利散射和米氏散射,散射光的颜色与颗粒的大小以及颗粒与周围介质的折射率差有关。
当颗粒尺寸小于光波波长时,散射光强和入射光强之比同波长的四次方成反比,散射为瑞利散射,此时短波长(蓝色)的光会被优先散射,典型例子如天空的蓝色。
当颗粒大小在3 00run与1 nm之间时,颗粒都可以观察到很好的蓝色瑞利散射。
当散射颗粒尺寸接近或大于光波波长时,此时可使用米氏理论,瑞利散射理论己不再适用,散射颜色不再是蓝色,颗粒有时会呈现各种颜色,主要是红色和绿色。
当颗粒大小接近I nm时,大部分的可见光被散射,散射光呈现白色。
从介质体系的有序性角度,可将散射分为非关联散射和关联散射。
非关联散射指的是无序体系的散射,每个散射体与入射光单独发生作用并且相互之间没有影响,如瑞利散射和米氏散射属于非关联散射;关联散射是指体系具有一定有序性、周期性,每个散射体之间会产生相互作用。
关联散射和非关联散射的一个区别就是关联散射会具有一定的方向性。
3.自然界中的典型例子3.1漂亮的宝石在自然界中发现的更早的三维光子晶体结构最典型的例子是蛋白石。
蛋蛋白石又称欧珀,会因观察角度而呈现不同颜色的闪光。
因此很久以前就被作为宝石而受到人们的喜爱。
蛋白石是一种天然名贵宝石,盛产于澳洲,其绚丽夺目的色彩是由于存在有序结构。
1964 年前后,J. V. Sanders在研究蛋白石的结构时指出,蛋白石的成分是水合非晶态二氧化硅,其微观结构是单分散二氧化硅小球按面心立方(fcc)结构排列而成。
虽然构成这种结构的物质二氧化硅小球本身没有颜色,蛋白石的亮丽色彩是由于内部微球的重复周期与可见光的波长接近,从而发生布拉格衍射造成的。
其鲜艳的色彩来自于特殊的周期性结构,因此这种颜色为结构色。
3.2蝴蝶的翅膀自然界中的蝴蝶五彩缤纷,蝴蝶翅膀上的颜色就是来源于翅膀上的鳞片,鳞片就是你我们平时捕捉蝴蝶时手上带着的粉末。
在高倍显微镜的观察下,这些鳞片的形状千奇百怪,鳞片附着在翅膜上,更准确的来说有鳞片一部分是插进翅膜里的。
鳞片像瓦片一样紧密的排列,用显微镜观察可见鳞片基部有一小柄嵌入翅膀上的凹窝。
如下图鳞片不排列在一个平面上,而是高低参差,鳞翅的角度各不相同。
如果刮去鳞片,剩下的蝶翅膜透明轻薄如蝉翼,没有任何颜色。
由于翅膀上鳞片结构不同,所具有的物理属性也不同而产生的不同颜色。
在显微镜下,人们可以看到这些鳞片有许多脊纹。
某些种类的脊纹由许多半透明的薄层组成,有一定角度且充满空气,这些结构能使光线产生折射、反射或干扰,从而形成各种各样的光泽。
光泽的变化随着光照角度的变化而变化,是导致颜色缤纷闪亮的主要因素。
这种物理结构是稳定的,只是随着光线强弱的变化,颜色也有强弱变化而已。
蝴蝶翅膀上的白色就是结构色,是因翅上微小的透明颗粒将光分散而产生的,其中并没有色素。
3.3.孔雀的羽毛孔雀因具有靓丽的色彩而备受科学家们关注,尤其是雄性孔雀尾羽中被称作“眼斑”的部分,色彩华丽,光泽闪耀而凸显精致。
采用扫描电子显微镜分别观察了雄性孔雀尾羽“眼斑”处小羽枝表面不同色彩处的SEM图像,如图2所示。
图2中(a)—(d)分别为“眼斑”处棕、黄、绿、蓝色部分表面放大400倍的SEM图像。
可知“眼斑”处羽毛是由许多根小羽枝构成,在每一个小羽枝上都存在着竹节状的周期结构,直径约为30~50μm。
棕、黄、绿、蓝色羽毛所对应的竹节长度(即结构周期)分别为26.4,24.9,21.7和19.2μm,随着周期数的降低,对应色彩的波长呈递减的趋势。
由图还可知不同色彩的小羽枝在形状上也呈现出一定的差别,棕、黄色羽毛对应的小羽枝呈含有“竹节”的圆柱状,每个环节处凸起,而绿、蓝色羽毛对应小羽枝呈扁平状,每个环节处略有凹陷。
进一步研究表明,不同颜色部位每个小羽枝宽度方向上内部含有数目和紧密程度不同的小鳞片,这些小鳞片通过一定的胶黏蛋白连接呈格子状排列,之间的孔洞空隙由空气填充,这种由小鳞片、胶黏蛋白和空气孔洞相连接的结构构成光子晶体结构,形成不完全光子带隙。
由于结构周期不同,吸收不同波段的可见光,使“眼斑”呈现出不同的颜色。
对比雄性孔雀尾羽靓丽的色彩,雌性孔雀羽毛则与普通的禽类无太大异样,一般呈现黑灰色或者棕褐色,图3(a)为该类羽毛的光学照片,可知其由许多根小细枝生长于中间主枝的两侧。
图3(b)中SEM图像显示羽毛中不存在含有竹节的周期结构,而是一个个枝片状物质整齐的排列在主枝上,枝片的末端排列有类似于小草的散支状结构,羽毛色彩源于色素对光的散射。
四.应用前景与色素色相比,结构色也就是物理色有以下几个特点:1.结构色通常具有虹彩效应,也就是说观测到的色彩具有方向性。
2.结构色色彩的饱和度高,也就是说结构色通常都很鲜艳亮丽。
3.结构色只与产生颜色的物质本身的微结构有关,也就是说只要结构不变,结构色永不褪色。
当然这里有个前提,就是建立起微结构的介质不能与空气中化学成分发生反应改变介质的化学性质。
4.结构色是物理色,运用结构产生颜色比色素更环保,更“绿色"。