Физики объяснили, почему голубых птиц больше, чем красных

Сотрудники Гарвардского университета выяснили, почему в природе птицы с голубым оперением встречаются намного чаще, чем с красным. Дело оказалось в оптических свойствах их перьев. Исследование учёных было опубликовано в журнале Physical Review E.

Голубая овсянка.
Голубая овсянка.

Дело в том, что цвет перьев определяется в большинстве случаев не наличием каких-либо пигментов, как в случае, например, человеческой кожи, а интерференционными свойствами светорассеивающих микроструктур, содержащихся в оперении. Это так называемая «структурная окраска» может быть воссоздана и с помощью искусственных материалов, но ни в лаборатории, ни в природе не встречается материал, который «структурная окраска» делала бы красным.

На микроуровне «структурная окраска» возникает из-за того, что свет, рассеивающийся на микроструктурах, интерферирует. При этом в рассеянном свете оказывается доминирующей какая-то одна длина волны, которая в случае упорядоченной структуры материала может зависеть от того, под каким углом вы смотрите на объект. Однако для неупорядоченной структуры, как в перьях птиц, одна и та же длина волны доминирует под всеми углами.

Чтобы выяснить, почему же не удаётся получить красной «структурной окраски», учёные исследовали рассеяние света на случайно расположенных пластиковых шариках разных размеров. Оказалось, что для маленьких шариков, как и ожидалось, в рассеянном свете доминирует синий цвет, поскольку у него наименьшая длина волны, которая как раз совпадала со средним расстоянием между шариками. Однако для шариков большого размера доминирования красного цвета не наблюдалось, он оказывался сильно оттенённым вторым пиком в синей области спектра. Этот пик, приходившийся ранее на ультрафиолетовую область, как выяснили учёные, был связан с переотражением световых лучей, вошедших в единичный шарик, от задней стенки этого шарика.

Основываясь на этих результатах, учёные предложили способ подавить переотражение лучей в шариках и создать тем самым «структурную окраску» красного цвета.


Источник: New material reflects light and radiates heat // Physics Today Daily edition

comments powered by Disqus