Долго-долго исследователи пытались выделить пигмент из крыльев этих удивительных южноамериканских бабочек рода Morpho, первому, кому это удастся, даже обещали премию и большую награду – сколько всего можно было бы покрасить таким невероятным красителем! Но примерно 30 лет назад стало понятно, что пигмента просто нет. Как?
Небольшой ликбез по физике: свет, воспринимаемый глазом человека, содержит лучи в некотором диапазоне длин волн. При попадании на определенную поверхность видимый свет может отражаться (предмет воспринимается как белый), полностью поглощаться (тогда предмет черный), либо частично отражаться-поглощаться. В последнем случае поглощенные лучи не дойдут до глаза человека, а отраженные – будут заметны. Например, наша способность видеть цветок красным заключается в том, что из всего спектра (красный-оранжевый-желтый…) только красные лучи поглощаются особым пигментом в клетках растений.
В основе же окраски бабочек Morpho лежит физическое явление – иридисценция, или конструктивная интерференция. Дело в том, что чешуйки на поверхности крыльев бабочки настолько малы, что их размеры славнимы с длиной волны света, и способны вступать с ними во взаимодействие. Чешуйки образуют такие ёлкоподобные структуры, что свет проходит сквозь них как сквозь пленку и может отражаться в двух местах – на поверхности пленки и от её нижней границы. Если два таких отраженных луча будут совпадать по фазе, то результирующий отраженный луч будет цветным, причем его цвет будет зависеть от толщины пленки (чешуек) и от коэффициента преломления среды. Например, налив на крылья бабочки ацетон, мы изменим коэффициент преломления так, что её крылья будут насыщенно зелеными. В этом и заключается конструктивная интерференция. Если же фазы двух отраженных лучей не совпадают, то окраску мы не увидим.
Это явление очень похоже на то, что мы помним с детства – мыльные пузыри, лужа бензина на воде всегда радужные, ведь в их пленках тоже происходит интерференция, разница лишь в том, что их цвет и оттенок зависят от угла зрения наблюдателя.
А теперь, если осмыслить прочитанное, можно ахнуть от удивления: подумайте, эти бабочки в процессе эволюции научились отращивать на своих крыльях особенные чешуйки, причем четко таких размеров и формы, чтобы интерференция в них результировала отражением такого необыкновенно красивого синего цвета. Удивительно! Кстати, иридисцировать научились не только бабочки, а, на самом деле, очень многие организмы: другие насекомые, птицы, морские беспозвоночные.
Вот бы было здорово и нам создавать такие материалы, чтобы «краска» в них не портилась со временем ввиду своего отсутствия. Это же можно будет не тратить много денег на покраску и сэкономить тонны такой ценной воды!
А теперь представьте, задаёте Вы вопрос знакомому ученому: «Чем вот Вы в своей лаборатории занимаетесь?», а в ответ: «Формированием чешуек на крыльях бабочке Morpho rhetenor в эмбриогенезе». Ну хрень какая-то, не понятно, зачем вообще такие проекты спонсировать. А если разобраться?..
Любые научные открытия полезны и в конечном счете помогают человечеству. Любые.
Подпишись, чтобы умнеть от каждого прочитанного текста!
