蝴蝶翅膀为什么用显微镜看没有颜色？

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本文导读目录：

1、蝴蝶翅膀为什么用显微镜看没有颜色？

2、为什么我们看到蝴蝶翅膀是彩色的？

　　见安徽15年高考题 　　不懂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。度娘来的。 　　详细可见知乎问题：为什么我们看到蝴蝶的翅膀是彩色的！ 　　蝴蝶翅膀上的美丽颜色，其来源与其他一般动物完全不一样，它并不是来自其身体上的细胞而是来自鳞片的颜色。一个鳞片并不是一个细胞，而是由构成翅膜的细胞向外分泌伸展的所谓细胞之衍成物。通常鳞片成扁平之羽毛状，而在基部缩成针柄状穿入翅膜。通常鳞片是轻轻地依附在翅膜，很容易脱落。假如用显微镜看蝴蝶的翅膀，我们将发现成千成万的这些鳞片，有系统地并整整齐齐地密排在翅膜上，使整个翅膀依种类而呈现一定的色彩和颜色。 有些鳞片内含无数彩色的裸粒状色素，这种鳞片的颜色来源与日常所见的种物质的色彩相同，我们称它为化学色或者色素色。但有些种类的蝴蝶翅膀因光源的种类、光向而呈现闪光或变换颜色，这些就被称做物理色或构造色，这种鳞片在显微镜下观察时找不到颜色，鳞片本身是透明的，但是它的表面有特殊的物理构造，通常是有纵走的许多深沟，沟内更有密排而具周期性的密排构造，使其接受外来光线以后能发生不同的折射、干涉、绕射，然后反射出部份特殊光频率的光线而产生灿烂的金属光泽，当然这类翅膀会因光线种类与方向的不同，而随时产生不同深度甚至不同颜色，假如光线由翅膀的背面通过，即因无光线可资反射，它的翅膀顿成透明无色。 　　色即是空，空即是色，阿弥陀佛！　　此现象具体包含哪些光学原理？ 　　1. 蝴蝶翅膀上的構造性發光原理?!拜託~幫個忙了~ 　　2. 蝴蝶翅膀上的鳞片是什么、 　　先来观看一个纪录片，了解一下可爱的小蝴蝶们！蝴蝶——英国人的迷恋之物 　　以下是针对链接2的一些配图： 　　蝴蝶翅膀上的美丽颜色，其来源与其他一般动物完全不一样，它并不是来自其身体上的细胞而是来自鳞片的颜色。一个鳞片并不是一个细胞，而是由构成翅膜的细胞向外分泌伸展的所谓细胞之衍成物。通常鳞片成扁平之羽毛状，而在基部缩成针柄状穿入翅膜。通常鳞片是轻轻地依附在翅膜，很容易脱落。假如用显微镜看蝴蝶的翅膀，我们将发现成千成万的这些鳞片，有系统地并整整齐齐地密排在翅膜上，使整个翅膀依种类而呈现一定的色彩和颜色。 有些鳞片内含无数彩色的裸粒状色素，这种鳞片的颜色来源与日常所见的种物质的色彩相同，我们称它为化学色或者色素色。如下图： 　　上图是四种典型的蝴蝶翅膀鳞片结构 　　但有些种类的蝴蝶翅膀因光源的种类、光向而呈现闪光或变换颜色，这些就被称做物理色或构造色，这种鳞片在显微镜下观察时找不到颜色，鳞片本身是透明的，但是它的表面有特殊的物理构造，通常是有纵走的许多深沟，沟内更有密排而具周期性的密排构造，使其接受外来光线以后能发生不同的折射、干涉、绕射，然后反射出部份特殊光频率的光线而产生灿烂的金属光泽，当然这类翅膀会因光线种类与方向的不同，而随时产生不同深度甚至不同颜色，假如光线由翅膀的背面通过，即因无光线可资反射，它的翅膀顿成透明无色 。这种翅膀的颜色为闪光系列。 　　我也来说说。结构性色彩（structural color）不同于色素色彩（pigment color）。 　　色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收，而结构性色彩，其原理是利用周期性结构，即光子晶体，对光的反射、透射等进行调控。 　　先说光子晶体，它最大的特点是存在禁带，即在特定频率段内，光是不能传播的。所以可以利用这点来反射特定频率的光，起到调控色彩的目的。 　　相对于色素色彩，结构性色彩具有更高的调控光的效率，这是生物进化的神奇结果。 　　一般来说，光子晶体可以分为一维、二维、三维，所以自然界中也存在这三种纳米周期光学结构。见下图，其中A、B、C是一维光子晶体，D、E是二维光子晶体，F、G是三维光子晶体。 　　实际上，单纯地调节颜色，一维的光子晶体就够了，但是生物进化还是发展到了二维和三维光子晶体。对于这个问题，科学家也没有给出比较明确的答案。但是二维的光子晶体还有另外一个优势，那就是疏水性。（Zhao, Y., Xie, Z., Gu, H., Zhu, C., & Gu, Z. (2012). Bio-inspired variable structural color materials. Chemical Society Reviews, 41(8), 3297-3317.） 　　此外，有些生物还可以改变身体的颜色，实际上，也是通过调控周期结构的周期来改变的，见下图。图A的鱼通过改变细胞的体积来改变颜色，图B的小虫子通过收缩或者扩展翅膀来改变颜色。 　　（Zhao, Y., Xie, Z., Gu, H., Zhu, C., & Gu, Z. (2012). Bio-inspired variable structural color materials. Chemical Society Reviews, 41(8), 3297-3317.） 　　实际上变色龙也是基于这个道理改变颜色的。 　　（Teyssier, J., Saenko, S. V., Van Der Marel, D., & Milinkovitch, M. C. (2015). Photonic crystals cause active colour change in chameleons. Nature communications, 6.） 　　------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 　　另外说说研究这个的作用。 　　这属于仿生学里面的一类，通过对自然界中生物的研究构建新型的材料。比如，研究结构性色彩可以实现更加丰富的色彩（可用于服装、装饰等），也可以应用到显示屏上面去（变色龙）。下图就是人工合成的结构性色彩。 　　这也说明了保护自然界物种的重要性。 　　-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 　　回复中 @胡点 　　提到了变色章鱼，我查了一下资料，原理跟变色龙类似。变色章鱼的颜色可能更复杂一点，它是由色素色彩和结构色彩组成，图（e）中，ch.代表色素色彩细胞，ir.和leuc.代表结构色彩细胞，其中ir.对偏振光敏感，leuc.不敏感。 　　我是安徽考生，好后悔没有早点看到这里 　　谢邀 @袁霖 　　并不只是结构色（物理色）而已。 　　这是蝴蝶鳞片的显微镜下的样子： 　　蝴蝶翅膀上的颜色就是来源于翅膀上的鳞片（如果你有捉过蝴蝶就会知道那鳞片就是你捉蝴蝶时手上带着的粉末）。在高倍显微镜的观察下，这些鳞片的形状千奇百怪，鳞片附着在翅膜上，更准确的来说有鳞片一部分是插进翅膜里的。鳞片像瓦片一样紧密的排列，用显微镜观察可见鳞片基部有一小柄嵌入翅膀上的凹窝。如下图： 　　（蝶翅膜上有一个个小孔排列而成的小孔线,这些线有的平等分布,有的纵横交错,非常有规律。这些小孔就像一个突起的小口袋,鳞粉基部的小柄可以嵌入） 　　用手触碰蝴蝶时很容易损坏这一结构，导致鳞片脱落，手感觉沾到细微粉末。鳞片不排列在一个平面上，而是高低参差,鳞翅的角度各不相同。如果刮去鳞片，剩下的蝶翅膜透明轻薄如蝉翼，没有任何颜色。每个鳞片的大小在100平方微米左右，也就是说在你指甲盖大小的面积上就可以排列约6000多个鳞片。而每一个鳞片就相当于一个色点，正是每一个色点构成了多彩的蝴蝶翅膀颜色，这分辨率绝对超过视网膜水平啊。 　　蝴蝶翅膀颜色的形成分三大类：色素色 一种是由鳞片内部含有的色素构成，这样显现出的颜色在任何情况下都不会发生改变，色素可以吸收部分光波而反射其他光波，从而使画面呈现出相应的色彩。蝴蝶身上的黑色、黄色、红色和绿色,也是由色素决定的。例如，黑色素使蝴蝶的翅膀呈现出深沉的墨色、褐色、黄褐色和红褐色等色彩。再如，类胡萝卜素、花青素、花黄素能够让蝴蝶的翅膀产生黄色、红色、橘红色.当色素色和结构色混合在一起时，蝴蝶翅膀上的颜色和斑纹就更加艳丽夺目了。结构色 另一种则是由鳞片的特殊结构而形成的光学现象，是由于翅膀上鳞片结构不同、所具有的物理属性也不同而产生的不同颜色。在显微镜下，人们可以看到这些鳞片有许多脊纹。某些种类的脊纹由许多半透明的薄层组成，有一定角度且充满空气，这些结构能使光线产生折射、反射或干扰，从而形成各种各样的光泽。光泽的变化随着光照角度的变化而变化，是导致颜色缤纷闪亮的主要因素。这种物理结构是稳定的，只是随着光线强弱的变化，颜色也有强弱变化而已。蝴蝶翅膀上的白色就是结构色，是因翅上微小的透明颗粒将光分散而产生的，其中并没有色素。混合色 也称化学物理色或综合色。很多种类的蝴蝶都同时具有化学色和物理色，两者混合在一起，即翅膀上既有色素粒存在又有特殊的物理结构(脊纹)存在，因而从不同角度观察，人们就能看到不同的光泽和美丽变幻的色彩。例如，珠光裳凤蝶的后翅从正面看呈金黄色，这是其本色.即色素色；而从侧面看，随着观察角度的变化，便可以看到宝石般的光泽。再如柳紫闪蛱蝶的翅，从正面看，呈黄褐色并带有紫色光泽。其中的黄褐色是本色，即色素色；紫色光泽是物理色，是因光线折射或反射而产生的。 　　参考文献：Morpho蝴蝶结构显色特性研究探究蝴蝶翅膀的“外衣” 　　（多图）2015安徽高考满分作文新鲜出炉～侵删

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