Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Iridescent )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Радужность в мыльных пузырях

Радужность (также известная как гониохромизм ) - это явление определенных поверхностей, которые постепенно меняют цвет при изменении угла зрения или угла освещения. Примеры радужной окраски включают мыльные пузыри , перья , крылья бабочек и перламутр из морских ракушек , а также некоторые минералы. Это часто создается структурной окраской (микроструктуры, которые мешают свету).

Перламутровое свечение - это связанный эффект, когда часть или весь отраженный свет является белым, а перламутровые эффекты производят только другие цвета. Термин «перламутровый» используется для описания некоторых видов лакокрасочного покрытия, обычно в автомобильной промышленности, которые на самом деле производят переливающиеся эффекты.

Этимология [ править ]

Слово « радужность» частично образовано от греческого слова ἶρις îris ( род. Ἴριδος íridos ), означающего радуга , и сочетается с латинским суффиксом -escent , что означает «имеющий тенденцию к». [1] Ирис, в свою очередь, происходит от богини Ирис из греческой мифологии , которая является олицетворением радуги и выступала в роли посланницы богов. Гониохромизм происходит от греческих слов gonia , что означает «угол», и chroma , что означает «цвет».

Механизмы [ править ]

Топливо на поверхности воды образует тонкую пленку, которая мешает свету и дает разные цвета. Разные полосы представляют разную толщину пленки.
Переливающаяся биопленка на поверхности аквариума рассеивает отраженный свет, отображая весь спектр цветов. Красный виден под более длинными углами падения, чем синий.

Радужность - это оптическое явление поверхностей, оттенок которого изменяется в зависимости от угла наблюдения и угла освещения. [2] [3] Это часто вызвано множественными отражениями от двух или более полупрозрачных поверхностей, в которых фазовый сдвиг и интерференция отражений модулируют падающий свет (путем усиления или ослабления одних частот больше, чем других). [2] [4] Толщина слоев материала определяет интерференционную картину. Радужность может быть, например, из -за интерференции тонкой пленки., функциональный аналог селективного затухания на длине волны, наблюдаемый с помощью интерферометра Фабри – Перо , и его можно увидеть в масляных пленках на воде и мыльных пузырях. Радужность также встречается у растений, животных и многих других предметов. Диапазон цветов естественных переливающихся объектов может быть узким, например, переход между двумя или тремя цветами при изменении угла обзора [5] [6]

Радужность также можно создать за счет дифракции . Это можно найти в таких предметах, как CD, DVD, некоторые типы призм или облачность . [7] В случае дифракции вся радуга цветов обычно будет наблюдаться при изменении угла обзора. В биологии этот тип иридесценции возникает в результате образования дифракционных решеток на поверхности, таких как длинные ряды клеток в поперечно-полосатых мышцах или специализированных брюшных чешуек паука-павлина Marthusic robinsoni и M. chrysomelas . [8]Некоторые типы цветочных лепестков также могут создавать дифракционную решетку, но радужная оболочка не видна людям и насекомым, посещающим цветы, поскольку дифракционный сигнал маскируется окраской из-за растительных пигментов . [9] [10] [11]

В биологических (и биомиметических ) применениях цвета, полученные не с помощью пигментов или красителей , называются структурной окраской . Микроструктуры, часто многослойные, используются для получения ярких, но иногда не переливающихся цветов: необходимы довольно сложные механизмы, чтобы избежать отражения разных цветов в разных направлениях. [12] Структурная окраска была понята в общих чертах со времен Роберта Гука в книге « Микрография» 1665 года , где Гук правильно заметил, что, поскольку перо павлина терялось, когда перо было погружено в воду, но снова появлялось, когда оно возвращалось в воду. воздух, пигменты не может быть ответственным.[13] [14] Позже было обнаружено, что радужная оболочка павлина возникает из-за сложного фотонного кристалла . [15]

Pearlescence [ править ]

Перламутровое сияние - это эффект, связанный с радужностью, и его причина аналогична. Структуры на поверхности заставляют свет отражаться обратно, но в случае перламутрового эффекта часть или весь свет становится белым. [16] Искусственные пигменты и краски с переливающимся эффектом часто называют перламутровыми, например, когда они используются для автомобильных красок . [17]

Примеры [ править ]

Жизнь [ править ]

Членистоногие и моллюски [ править ]

  • Радужный экзоскелет золотистого жука-оленя

  • Структурно окрашенные крылья Морфо дидия

  • Внутренняя поверхность ириса Haliotis , ракушки пауа

  • Структурно окрашенные крылья тахинидной мухи

Хордовые [ править ]

Эти перья птиц , такие как зимородки , [18] птиц-оф-рай , [19] колибри , попугаи , скворцы , [20] grackles , утки и павлины [15] являются радужные. Боковая линия на неоновой тетре тоже радужная. [5] единые радужные виды гекконов, Cnemaspis kolhapurensis , были идентифицированы в Индии в 2009 году [21] The тапетум , присутствует в глазах многих позвоночных, также радужный.[22] Известно, что радужность присутствует среди вымерших литорнитид . [23]

  • И тело, и шлейф павлина переливаются

  • сома

  • Радужный удав

  • Никобарский голубь

Растения [ править ]

Радужный лист бегонии

Многие группы растений развили радужную окраску как приспособление к использованию большего количества света в темноте, например, в нижних слоях тропических лесов. Листья Begonia pavonina в Юго-Восточной Азии , или бегонии павлиньи, кажутся людям радужно-лазурными из-за тонкослойных фотосинтетических структур каждого листа, называемых иридопластами, которые поглощают и изгибают свет так же, как масляная пленка над водой. Радужные оболочки, основанные на нескольких слоях клеток, также встречаются у ликофита Selaginella и некоторых видов папоротников . [24] [25]

Мясо [ править ]

  • Радужность в мясе, вызванная дифракцией света на открытых мышечных клетках [26]

Минералы и соединения [ править ]

  • Висмут кристалл с тонким слоем радужного оксида висмута , с беловато-серебром висмута куба для сравнения

  • Гетит , оксид-гидроксид железа (III) , из округа Полк, штат Арканзас.

  • Полированный лабрадорит

  • Моторное масло разлив

  • Переливчатость облаков

Искусственные объекты [ править ]

  • Перламутровая окраска автомобиля Toyota Supra

  • Игровая поверхность компакт-диска

  • Радужный лак для ногтей с блестками

  • Смартфон с радужной задней панелью

Наноцеллюлоза иногда бывает радужной [27], как и тонкие пленки бензина и некоторых других углеводородов и спиртов при плавании на воде. [28]

Для создания украшений из хрусталя, которое позволяет свету преломляться в радужном спектре, Swarovski покрывает некоторые из своих изделий специальными металлическими химическими покрытиями. Например, его Aurora Borealis придает поверхности вид радуги. [ необходима цитата ] В оптически изменяемых чернилах используется тонко измельченный переливающийся блеск.

См. Также [ править ]

  • Анизотропия
  • Биолюминесценция , независимо от угла
  • Дихроичный фильтр
  • Дихроизм
  • Иридоцит
  • Лабрадоресценция (Adularescence)
  • Цвет металлик
  • Опалесценция
  • Структурный цвет
  • Тонкопленочная оптика
  • Перламутр
  • Опал

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Интернет-словарь этимологии" . etymonline.com . Архивировано 07 апреля 2014 года.
  2. ^ a b Шринивасарао, Мохан (июль 1999 г.). «Нанооптика в биологическом мире: жуки, бабочки, птицы и мотыльки». Химические обзоры . 99 (7): 1935–1962. DOI : 10.1021 / cr970080y . PMID 11849015 . 
  3. ^ Киношита, S; Йошиока, S; Миядзаки, Дж. (1 июля 2008 г.). «Физика структурных красок». Отчеты о достижениях физики . 71 (7): 076401. Bibcode : 2008RPPh ... 71g6401K . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 71/7/076401 . S2CID 53068819 . 
  4. Meadows, Melissa G; Батлер, Майкл В; Морхаус, Натан I; Тейлор, Лиза А; Туми, Мэтью Б; Макгроу, Кевин Дж; Рутовски, Рональд Л. (23 февраля 2009 г.). «Радужность: взгляды со многих сторон» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 6 (Suppl_2): S107-13. DOI : 10,1098 / rsif.2009.0013.focus . PMC 2706472 . PMID 19336343 .  
  5. ^ a b Йошиока, S .; Мацухана, Б .; Tanaka, S .; Inouye, Y .; Oshima, N .; Киношита, С. (16 июня 2010 г.). «Механизм переменной структурной окраски в неоновой тетре: количественная оценка модели жалюзи» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 8 (54): 56–66. DOI : 10,1098 / rsif.2010.0253 . PMC 3024824 . PMID 20554565 .  
  6. ^ Рутовский, RL; Македония, JM; Морхаус, N; Тейлор-Тафт, Л. (2 сентября 2005 г.). «Птериновые пигменты усиливают радужный ультрафиолетовый сигнал у самцов оранжевой серной бабочки» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 272 (1578): 2329–2335. DOI : 10.1098 / rspb.2005.3216 . PMC 1560183 . PMID 16191648 .  
  7. ^ Акерман, Стивен А .; Нокс, Джон А. (2013). Метеорология: понимание атмосферы . Джонс и Бартлетт Обучение. С. 173–175. ISBN 978-1-284-03080-8.
  8. ^ Хун, Бор-Кая; Сиддик, Радванул Хасан; Stavenga, Doekele G .; Отто, Юрген Ц .; Аллен, Майкл С .; Лю, Инь; Лу, Юн-Фэн; Deheyn, Dimitri D .; Шоуки, Мэтью Д.; Блэкледж, Тодд А. (22 декабря 2017 г.). «Радужные пауки-павлины вдохновляют миниатюрную супер-радужную оптику» . Nature Communications . 8 (1): 2278. Bibcode : 2017NatCo ... 8.2278H . DOI : 10.1038 / s41467-017-02451-х . PMC 5741626 . PMID 29273708 .  
  9. ^ Ли, Дэвид (2007). Палитра природы: наука о цвете растений . Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-47052-8.[ требуется страница ]
  10. ^ van der Kooi, Casper J .; Wilts, Bodo D .; Leertouwer, Hein L .; Стааль, Мартен; Эльзенга, Дж. Тео М .; Ставенга, Докеле Г. (июль 2014 г.). «Радужные цветы? Вклад поверхностных структур в оптическую сигнализацию» (PDF) . Новый фитолог . 203 (2): 667–673. DOI : 10.1111 / nph.12808 . PMID 24713039 .  
  11. ^ van der Kooi, Casper J .; Дайер, Адриан Г .; Ставенга, Докеле Г. (январь 2015 г.). «Является ли цветочная радужность биологически значимым сигналом в передаче сигналов растения-опылителя?» . Новый фитолог . 205 (1): 18–20. DOI : 10.1111 / nph.13066 . PMID 25243861 . 
  12. ^ Хун, Бор-Кая; Сиддик, Радванул Хасан; Цзян, Лицзя; Лю, Инь; Лу, Юнфэн; Шоуки, Мэтью Д.; Блэкледж, Тодд А. (январь 2017 г.). «Вдохновленная тарантулами не светящаяся фотоника с дальним порядком» . Современные оптические материалы . 5 (2): 1600599. DOI : 10.1002 / adom.201600599 .
  13. Гук, Роберт. Микрография. Глава 36 («Наблюдение за павлинами, утками и другими перьями изменчивой окраски. XXXVI.»)
  14. Болл, Филипп (17 апреля 2012 г.). «Цветовые трюки природы». Scientific American . 306 (5): 74–79. Bibcode : 2012SciAm.306e..74B . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0512-74 . PMID 22550931 . 
  15. ^ а б Цзы, Цзянь; Ю, Синди; Ли, Ичжоу; Ху, Синьхуа; Сюй, Чун; Ван, Синцзюнь; Лю, Сяохань; Фу, Ронгтанг (28 октября 2003 г.). «Стратегии окраски павлиньих перьев» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (22): 12576–12578. Bibcode : 2003PNAS..10012576Z . DOI : 10.1073 / pnas.2133313100 . PMC 240659 . PMID 14557541 .  
  16. Рут Джонстон-Феллер (2001). Цветоведение в исследовании музейных предметов: неразрушающие процедуры . Публикации Getty. стр. 169–. ISBN 978-0-89236-586-9.
  17. ^ Руководство по испытаниям красок и покрытий . ASTM International. С. 229–. GGKEY: 7W7C2G88G2J.
  18. ^ Stavenga, DG; Tinbergen, J .; Leertouwer, HL; Wilts, BD (9 ноября 2011 г.). «Перья зимородка - окраска пигментами, губчатые наноструктуры и тонкие пленки» . Журнал экспериментальной биологии . 214 (23): 3960–3967. DOI : 10,1242 / jeb.062620 . PMID 22071186 . 
  19. ^ Stavenga, Doekele G .; Leertouwer, Hein L .; Маршалл, Н. Джастин; Осорио, Даниэль (15 декабря 2010 г.). «Резкое изменение цвета райской птицы из-за уникальной структуры бородок грудных перьев» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 278 (1715): 2098–2104. DOI : 10.1098 / rspb.2010.2293 . PMC 3107630 . PMID 21159676 .  
  20. ^ Cuthill, IC; Беннетт, ATD; Партридж, JC; Майер, EJ (февраль 1999 г.). «Отражение оперения и объективная оценка птичьего полового дихроматизма». Американский натуралист . 153 (2): 183–200. DOI : 10.1086 / 303160 . JSTOR 303160 . PMID 29578758 . S2CID 4386607 .   
  21. ^ «Новые виды ящериц, найденные в Индии» . BBC Online . 24 июля 2009 . Проверено 20 февраля 2014 года .
  22. ^ Энгелькинг Ларри (2002). Обзор ветеринарной физиологии . Тетон НьюМедиа. п. 90. ISBN 978-1-893441-69-9.
  23. ^ Элиасон, Чад М .; Кларк, Джулия А. (13 мая 2020 г.). «Казуарный блеск и новая форма структурной окраски птиц» . Успехи науки . 6 (20): eaba0187. Bibcode : 2020SciA .... 6A.187E . DOI : 10.1126 / sciadv.aba0187 . PMC 7220335 . PMID 32426504 .  
  24. ^ Гловер, Беверли Дж .; Уитни, Хизер М. (апрель 2010 г.). «Структурная окраска и переливчатость растений: малоизученные отношения цвета пигмента» . Летопись ботаники . 105 (4): 505–511. DOI : 10.1093 / Aob / mcq007 . PMC 2850791 . PMID 20142263 .  
  25. ^ Грэм, Рита М .; Ли, Дэвид В .; Норстог, Кнут (1993). «Физические и ультраструктурные основы радужной оболочки синих листьев в двух неотропических папоротниках». Американский журнал ботаники . 80 (2): 198–203. DOI : 10.2307 / 2445040 . JSTOR 2445040 . 
  26. ^ Мартинес-Уртадо, Хуан; Акрам, Мухаммад; Йетисен, Али (11 ноября 2013 г.). «Радужность мяса, вызванная поверхностными решетками» . Еда . 2 (4): 499–506. DOI : 10.3390 / foods2040499 . PMC 5302279 . PMID 28239133 .  
  27. ^ Пикард, G .; Саймон, Д .; Kadiri, Y .; LeBreux, JD; Гозаел Ф. (3 октября 2012 г.). «Радужность нанокристаллов целлюлозы: новая модель». Ленгмюра . 28 (41): 14799–14807. DOI : 10.1021 / la302982s . PMID 22988816 . 
  28. ^ Цитцевиц, Paul W (2011). Удобная книга ответов по физике . Visible Ink Press. п. 215. ISBN 978-1-57859-357-6.

Внешние ссылки [ править ]

  • GIF-анимация морфо-бабочки размером 2,2 МБ с радужной окраской
  • «Статья о радужных цветах бабочек»