我们生活在一个绚丽多彩的世界:树叶的苍翠欲滴,花朵的姹紫嫣红,动物羽毛的五彩斑斓,肥皂泡上的彩色波纹……然而这些光鲜艳丽的色彩成色原理却各不相同。今天,我们来了解一种特殊的色彩:神奇的结构色。
在日常生活中,我们经常看到的颜色主要分为两种:色素色和结构色。二者有何不同?
色素色,又称化学色,由于动植物一定部位有某些化合物的存在,这些物质吸收某种长光波,而反射其他光波形成各种颜色。例如:叶绿素、胡萝卜素、黑色素等。总的来说,色素色比较稳定,不会随着视角变化而变化。
结构色,又称为物理色,不依赖于色素或其他添加剂,是由光的波长与生物体表面精细的显微结构相互作用而引发的光泽。这些细微结构导致光波传播中发生折射、漫反射等现象,产生各种颜色。
例如,我们常看到的肥皂泡上的彩色光泽就是结构色。它的产生基于一种神奇的光学现象——薄膜干涉。当光照在肥皂泡上时,会在薄膜的表面发生反射,由于薄膜存在一定厚度,导致不同落点的光所走的路径不同,步调不同的两束光相互叠加,就会发生干涉现象。如果入射光是白光,如太阳光,就会出现彩色,因为白光是由不同波长的单色光复合而成,它以不同角度照射到不同厚度的薄膜上,经干涉、叠加后的光波波长也不同,对应不同波段的可见光,反射进入人眼就看到了彩色,这就是结构色。
有研究者发现了结构色的奇妙之处,用激光作为“画笔”,利用结构色的成色方式,在金属表面再现文森特·梵高的《星夜》。激光画出的颜色是结构色,就像肥皂泡一样,源于薄膜干涉。激光的高温让局部金属表面蒸发,并在冷却的过程中形成透明的氧化物薄膜。薄膜上下表面的反射光发生干涉,就能够产生色彩,颜色由薄膜厚度决定。精确控制这一过程,不仅能得到丰富的色彩,还可以对颜色进行“擦除”或是“改写”。与颜料不同,激光“画”出的结构色非常稳定,不需要特殊的储存条件就可以保存很多年。
结构色具有高饱和度、高亮度、虹彩效应和永不褪色等优点,这些都是色素色不具有的,目前在光电功能材料、显示防伪材料、生物功能材料等方面都有十分广泛的应用。随着科学技术的发展,结构色正在以一种全新的方式改变着我们的生活。“大自然就是开展研究的大舞台”,结构色这一大自然的馈赠激励着我们弘扬科学家精神,勇于探索,不懈钻研。
(编辑:马永)最新新闻
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