还在讨论iPhone塑料蓝? 这个用光涂的蓝才是高级蓝

你一定知道有种蓝色的玫瑰名为蓝色妖姬 , 据说十分珍贵 。 不过 , 世间本没有蓝色玫瑰 , 染得色多了也便成了蓝色妖姬 。 蓝色妖姬是一种人工制造的玫瑰品种 , 通过白玫瑰的转基因外加染色处理而成 。
纵观整个植物界 , 蓝色的花的确是稀有物种 , 它们所占的比重不到10% , 而且有很多都不是呈现纯蓝色 , 而是花青素在碱性条件下发出的蓝紫色 。 而另一个事实是 , 据一项研究统计 , 全世界最受人民喜爱的颜色是蓝色 。 蓝色这么好看 , 为什么不长在花上?花当然不会按照人类的喜好来开 , 它们的一切都是为了生存 。
要想解答为什么蓝色的花少见 , 首先要解答一个初中生物课的经典问题:叶子为什么是绿色的?
因为叶绿素 。 这是个标准答案 , 可为什么偏偏是叶绿素 , 而不是叶蓝素呢?叶绿素可以帮助叶片吸收阳光 , 特别是红橙光和蓝紫光 , 它们不喜欢绿光 , 所以绿色光被反射出去 , 叶片因此呈现出绿色 。 关键就在这里 , 叶绿素喜欢吸收蓝色光 , 是因为蓝色光含有的能量更高 。 对于植物来说 , 吸收更高能的光线可以提高能量的吸收效率 , 它们没有理由放弃这样的光 。
如此经济实惠的蓝色光 , 被植物毫不犹豫地吸收 , 蓝光反射不出来 , 自然进入不了人的眼睛 , 这就是蓝色的植物很少见的原因 。
不过动物界并不是这样的光景 , 蓝色的动物很多 。 通常来说 , 动物身体里的色素很多是依靠吃进去的食物来获取的 。 比如火烈鸟喜欢吃虾 , 所以它们的身体粉粉的 , 假如摄入的食物里类胡萝卜素不足 , 它们看起来也就没那么“火烈”了 , 会呈现黯淡一些的灰色或白色 。 那么 , 世界上蓝色的植物这么少 , 大蓝闪蝶、炫彩孔雀等动物到底是从哪里“偷”来的蓝色呢?
【还在讨论iPhone塑料蓝? 这个用光涂的蓝才是高级蓝】是光 。 我们刚才提到的所有颜色 , 都是依靠色素呈现的 , 它们属于化学色 。 但大自然还有另一种策略 , 简单来说就是“用光涂色” , 通过表面精细的纳米结构使色光发生干涉和衍射 , 只保留特定波长的色光 。 这样的颜色被称为“结构色” , 又名“彩虹色” 。 从直观视觉上来说 , 结构色看起来闪着金属光泽 , 有点像时尚配色里的镭射色 。 而且在不同的角度观察时 , 会呈现出不同的色彩 。
如果我们把蓝色大闪蝶的翅膀放在显微镜下 。 你首先会看到堆积在一起的鳞片 。 假如你徒手抓过蝴蝶 , 一定会在手指上留下一些粉末状的东西 。 那就是蝴蝶翅膀上的鳞片 。 显微镜下的鳞片排列得错落有致 。
继续放大 , 你会发现鳞片并不是一个简单的薄片 , 它从侧面看就像是圣诞树 , 有好几层分叉 。 其实 , 每层分叉都是一层角质层 , 厚度在几十至几百纳米 , 这些角质层本身都是透明的 , 相邻的角质层之间隔着空气层 。 你可以把它想象成千层蛋糕 。 一层奶油一层班戟薄饼 , 交替排列 。
角质层产生的效应和肥皂泡类似 。 透明的肥皂泡在阳光下会呈现彩虹般的炫彩 。 这是因为肥皂泡表面的薄膜会发生薄膜干涉 。 阳光照向透明的薄膜时 , 一部分光直接在外表面被反射 , 我们叫它先头部队 。 还有一部分先射入薄膜 , 在内表面被反射 , 再折射出薄膜 , 我们叫它断后部队 。 射出薄膜后 , 先头部队和断后部队的两束光相遇 , 会发生干涉 。 此时 , 如果两束光走过的路程差是其波长的整数倍 , 光波就会叠加 , 信号会增强 。
我们都知道 , 不同色光对应着不同的波长 。 所以经过了薄膜干涉 , 某种特定波长的色光将会变得明显 。 具体什么颜色 , 取决于薄膜的厚度和光线的入射角度 。 薄膜较厚或者入射光线比较垂直时 , 泡泡偏蓝色;如果薄膜较薄或者光线斜射进入 , 泡泡呈暖暖的黄色 。
肥皂泡虽有颜色 , 但并不强烈 。 可如果把好几个泡泡摞在一起呢?鳞片的“圣诞树”上 , 每一层角质层都相当于一个肥皂泡薄膜 , 当它们叠在一起时 , 薄膜的干涉效果就会显著增强 , 假如每一层经过干涉都产生了淡淡的蓝色 , 那么经过6—10层的累积 , 蓝光连续加剧 , 其余色光连续减弱 , 最终就能呈现出惊艳亮眼的炫彩蓝色了 。 当光从不同角度入射时 , 薄膜干涉的情况会发生变化 , 这也就解释了为什么从不同角度看 , 蝴蝶翅膀的颜色会有差异 。 鸟类的蓝色羽毛 , 也是类似的原理 。