全球中文玩家俱乐部 Chinese players club of the Global .

侠外游戏论坛

 找回密码
 立即注册
快捷导航
搜索
视听
视听
图片
图片
段子
段子
小说
小说
查看: 1953|回复: 3
打印 上一主题 下一主题
收起左侧

[真假传言] 【假的】蝴蝶的翅膀本没有颜色,只是因为特殊结构而显出色彩

[复制链接]

3391

主题

1万

帖子

8万

积分

ミ侠外长老ミ

Rank: 9

  • 威望
    0 点
    银子
    21522 两
    武功
    39536 阶
    元宝
    0 锭
    精华
    0
  • 跳转到指定楼层
    俺是撸主
    发表于 2016-11-18 02:15:55 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式

    马上注册,结交更多侠客,享用更多功能,让你轻松玩转侠外论坛。

    您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

    x
    【流言】:通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩……
    【真相】:电子显微镜使用电子而不是可见光,因此颜色无从谈起,电镜照片本体都是灰色的,后期使用算法添加伪色。而在可见光下,无论是色素色还是结构色,都是物质对光的作用,无非原理不同,谈不上谁真谁假。
    【论证】:蝴蝶翅膀到底有没有颜色呢?简单地说,有。蝴蝶翅膀的颜色有两个来源,其一是色素“本身”的颜色,其二是鳞片表面特殊结构产生的颜色。
    颜色,是生物对于光的主观感受颜色是一个生物学概念,只存在于生物的眼睛和大脑之中。物理世界是没有颜色这回事儿的;它有的,叫做“光谱功率分布”(spectral power distribution, SPD)。
    简单地说,光谱功率分布描述了光的“成分”。光是一种电磁波,正如声波一样,它可以是单一频率的波,也可以是多种不同频率的组合。把每一种频率和它们的“强度”都列出来,就得到了一个光谱功率分布。
    而一个有眼睛的生物,就能把光的成分换算成“颜色”。但是,这个换算并不是一一对应的。完全不同的成分,可能看起来给人的感觉一样,比如红光和绿光叠在一起会让人觉得看到了黄光。毕竟眼睛不是光谱仪。
    为什么会产生这样的错误判断?因为人的眼睛只有三种感受色觉的细胞。假如你看到波长为550nm的单色光,它对于L和M引发的刺激都同样强烈,而S没有反应,你的大脑将这种状态理解为“黄”。但如果你看到波长为534nm和564nm的光同时射过来,同样会产生“LM一样强,S没有”的状态,也会觉得这是“黄”。
    正因为我们的眼睛比较弱,所以显示器和打印机用寥寥三种成分就可以欺骗眼睛,模拟出自然界大部分东西的颜色感受,而不需要真的发出每种物体“本来”的光线成分。
    不过,假如有一种生物比我们多出第四个感受器(比如濑尿虾),或者哪怕是它的感受器分布和我们不一样(比如鸟类),在它看来,这就可能是两种不同的颜色了。反过来,如果有的生物感受器比我们还少(比如狗),那就是我们能分辨的颜色,它们看来都一样。
    甚至不同的人之间,对于颜色的判断都可能有所差异——毕竟颜色是一个主观感受,我们也许永远无法知道别人眼中的550nm光到底会产生什么样的感觉。但即便如此,国际照明委员会还是设立了一个标准规范,诸如RGB、CMY这样的颜色体系,就是建立在这个规范的基础上——用三个数字来表示一种颜色。
    颜色和光源,脑补的力量颜色的来源当然是光,但光的来源呢?
    自然界的东西可以简单分成两类,要么自己发光,要么自己不发光。对于前者(比如电脑显示器),发出来什么样的光,那就是什么样的颜色;而对于后者(比如印刷品、花、蝴蝶翅膀),那就取决于什么样的光照上去、又有什么样的光反射或者透射回来。
    最重要的光源是阳光。阳光里各种波长的可见光都会有一些。因为在人类数百万年演化史里,绝大多数时候阳光是唯一的强光源,所以当我们说一件衣服是“红色”的时候,说的其实是“如果把它放在太阳光下,那么它反射回来的光,会让人的眼睛和大脑觉得是红色的”。
    如果把它放在别的光下,就会产生其他的颜色感觉,但是我们的大脑有补偿机制,会试图判断光源的状态,然后光源和反射光相减,从而想象出衣服在正常阳光下“应该”是什么样的。假如你在烛光晚餐,白盘子里盛着黄色的意面,你会觉得意面也变成了白色——你知道光源是黄色的,白盘子在黄光照耀下发黄,因此你会认为意面的黄色不是本来的颜色,也是光源的结果,减掉光源也成了白色。
    但是,如果光源的信息不足,比如只看到了一张照片,那么不同的人脑补出来的光源就可能不一样,从而相减之后对这件衣服的颜色判断也不一样——这就是为什么有的人看到白金裙子,有的人看到蓝黑裙子。

    而刨除所有这些干扰因素,只考虑物体本身反射光的能力的话——这才终于到了蝴蝶翅膀本身。
    色素色和结构色,都是“真”的颜色如果是一个普通的不透明物体,光线照射上去会有一部分被吸收、另一部分被反射回来。具体哪些被吸收,主要取决于物质分子里的化学键——有些化学键里的电子所处的状态非常容易吸收特定波长的可见光,而剩下其他波长就会反射回来产生颜色的感觉。能起到这样效果的物质就是色素,这样的颜色被称为色素色或者化学色。
    但是还有一些物体不那么普通,它表面有特殊结构,让光线反射出来的时候不是胡乱反射,而是发生干涉,从而改变光的成分。这样的结构通常是纤细的平行薄层,层之间的距离和光的波长相当,这样反射出的平行光之间就会有干涉。和色素色不同的是,干涉效果和观看的角度有关系,所以往往会显示出光泽或者虹彩的效果——但也有些鸟类的羽毛上有小气泡,起到散射效果,把虹彩抵消掉。这样的颜色,叫做结构色或者物理色。
    两种颜色并不矛盾,可以同时存在;比如孔雀的尾巴,就是棕色素和蓝绿结构色的合成效果。同样,两种颜色也不能说谁比谁更“真”:它俩都能实现同样的效果——将特定波长的光线射回你的眼睛,无非实现方式不同罢了。
    总的来说,哺乳动物在色素上很受局限,基本上只有黑色素这一类——当然这一类下有很多种,可以显示出黑色、灰色、黄色、褐色、红棕色等等色调,然而从绿色开始就基本没戏了。鸟类会好很多,除了黑色素,还有类胡萝卜素和卟啉,覆盖了亮红色、绿色和粉色,但是对蓝色依然力不从心。我们见到的鸟类身上的蓝色,几乎都是结构色的结果。
    蝴蝶的翅膀:博采众长蝴蝶翅膀里两种颜色都有。闪蝶是一个著名的例子。雄性的闪蝶翅膀背面拥有非常美丽的蓝色虹彩,这是结构色;但是它的翅膀腹面却是棕色的,这就是色素色。
    蝴蝶的结构色来自它翅膀上的鳞片。每一片都由一个细胞长成,非常微小,肉眼看起来就像是粉末;一排排鳞片像瓦片一样交叠起来。鳞片的下方没有什么特殊结构,但上方有许多几丁质组成的细微平行横条,闪蝶的两条之间相距200nm,差不多是蓝光波长的一半。这样来回两次正好差一个蓝光波长,相互加强;其他波长的光相比之下就弱下去了。
    相比之下,虽然闪蝶的腹面也有鳞片,但是横条之间的距离要更细,对应的波长已经离开了可见光的范畴,所以没有明显的结构色,只会显示出内层的色素色。
    闪蝶翅膀反光的最重要用途,大概是通讯。雄性闪蝶用这样的闪光互相划分地盘,相互回避,人工模拟出的蓝色闪光会让其他的雄性不愿靠近。鳞片能够反射70%以上的蓝光,比起色素要高效很多,而且闪蝶的眼睛也是对蓝色最为敏感。
    但是这样的副作用就是过于显眼,容易被捕食者发现;毕竟很多鸟类也对蓝紫光甚至紫外光极为敏感。一种猜想认为,飞行的时候腹面的褐色能够起到补偿作用:由于蝴蝶在飞行时翅膀不断扇动,在空中的捕食者看来就是从闪烁蓝色到褐色之间不断地切换,仿佛是一个光点闪烁一下,消失了,然后在另一个地方重新出现。这会让捕食者很难连续锁定并追踪它的具体位置。
    因此,回到原题目:题中的表述是不合适的。电子显微镜使用电子而不是可见光,因此颜色无从谈起,电镜照片本体都是灰色的,后期使用算法添加伪色。而在可见光下,无论是色素色还是结构色,都是物质对光的作用,无非原理不同,谈不上谁真谁假——毕竟,自然界只有光的组合,无论是天空的蔚蓝、玫瑰的火红还是橙子的金黄,都只是人脑中的概念罢了。
    这里是你的个性签名位置,可在“设置”-“个人信息”-“个人签名”处修改。
    地板擦鞋
    发表于 2016-12-1 21:53:52 本帖发自侠外论坛手机版 | 只看该作者
    自由不仅为滥用权力而失去,也为滥用自由而失去。
    这里是你的个性签名位置,可在“设置”-“个人信息”-“个人签名”处修改。
    板凳捶腿
    发表于 2016-11-29 16:10:29 | 只看该作者
    我的那些最重要的发现是受到失败的启示而作出的。
    这里是你的个性签名位置,可在“设置”-“个人信息”-“个人签名”处修改。
    沙花按摩
    发表于 2016-11-18 09:00:02 | 只看该作者
    “朋友”这个词人人都挂在嘴上,但是真正的友谊却很罕见。
    这里是你的个性签名位置,可在“设置”-“个人信息”-“个人签名”处修改。
    您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

    本版积分规则


    发布主题 上个主题 下个主题 快速回复 收藏帖子 返回列表 搜索

    联系我们|Archiver|手机版|小黑屋|侠外网 ( 豫ICP备13018943号-1 )

    GMT+8, 2024-11-25 16:08 , Processed in 0.157079 second(s), 23 queries , Gzip On, Memcache On.

    Copyright © 2001-2023 侠外游戏论坛 Powered by !Zucsud X3.5

    Support By A mysterious team , A great team ! Email:

    快速回复 返回顶部 返回列表