Die Physik der Farben Christof Aegerter Elektromagnetische Wellen
Die Physik der Farben Christof Aegerter
Elektromagnetische Wellen (Spektrum)
Additive/Subtraktive Farbmischung
Pigmente – Chemie der Farben
Absorption im Auge – Biologie der Farben
Farbmischpalette
Rayleigh Streuung (blauer Himmel ) Streu-Querschnitt geht mit w 4
Warum werden blaue Augen rezessiv vererbt? Es gibt kein blaues Pigment! Blaue Augen sind durch Rayleigh Streuung gefärbt. Das Fehlen des Pigments muss darum beiden Allelen vorliegen
Die blaue Färbung von Morpho Menelaus: Ist KEIN Pigment
Machen wir ein Experiment:
Wenn der Alkohol weg ist er wieder blau
Mit der richtigen Flüssigkeit wird er transparent!
Auf kleinen Skalen hat der Flügel periodische Strukturen, die das Licht brechen und relektieren 30 mm 1. 6 mm 1. 5 mm
Cuticle is secreted from the ER… Ghiradella, J. Morphology (1989)
Je nach Wegunterschied, interferiert das Licht konstruktiv oder destruktiv
Wenn die Dicke der Schicht etwa der Wellenlänge entspricht, kann Interferenz auftreten konstruktive Interferenz destruktive Interferenz Wenn wir die Lichtpfadlänge berechnen erhalten wir konstruktive Interferenz für (m+1/2) l = 2 d n
Die Spektrale Auflösung wird schärfer wenn wir mehrere Schichten hintereinander schalten
Für viele Schichten in Reihe ergibt das eine scharfe Reflektivität für bestimmte Wellenlängen
Andere Beispiele von Interferenzfarben
Künstlich hergestellte Interferenzfarben http: //hellomaterialsblog. ddc. dk/2013/05/13/chromic-phenomena-colour-and-lightmanipulation-in-materials-inspired-by-nature/
Zusammenspiel von Pigmenten und Interferenzfarben 1. Saenko S. , Teyssier J. , van der Marel D. & M. C. Milinkovitch Precise co-localisation of interacting structural and pigmentary elements generates extensive colour pattern variation in Phelsuma lizards BMC Biology 2013, 11: 105
Dies kommt häufig in Fluoreszenz. Mikroskopen zum Einsatz. Dazu wird ein dichroider Spiegel benützt. Dichroider Spiegel reflektiert das anregende (blaue) Licht und lässt das emittierte (grüne) Licht durch
Der gleiche Effekt verleiht Seifenblasen und CDs ihren Schimmer
Benützen einer CD als Spektrometer
http: //www. olympusmicro. com/primer/lightandcolor/lightsourcesintro. html
Opale zeigen auch Interferenzfarben – kommt durch periodische Anordnung kleiner Teilchen
Bragg-Peaks I(q) = d(Ghkl)
Fourier-Transformation eines Gitters
Röntgenbeugung Winkel gibt zusammen mit P den Durchmesser der Helix P q Abstand proportional zu 1/P
Beugungsmuster von B-DNA
Ordnung entsteht natürlich bei hoher Konzentration - Kolloidkristalle
Gibt eine schöne Brücke zur Entropie: Der Kristall ist der Zustand maximaler Entropie! Mehr mögliche mikroskopische Zustände im Kristall durch höhere Packungsdichte. Illustration von Boltzmann’s Entropie, wo die Wahrscheinlichkeit W die Anzahl der mikroskopischen Zustände für einen gegebenen Makrozustand ist
Kristallisation von harten Kugeln https: //www. sciencemag. org/content/292/5515/258. full
Der “Glory-Effekt” oder Heiligenschein Das ist ein Beugungsmuster und kein Regenbogen! Die Winkelöffnung ist durch die Teilchengrösse gegeben
Regenbogen
Einzelner Regentropfen
Navigation mit Polarization: Wüstenameise Cataglyphis http: //www. sciencemag. org/content/vol 312/issue 5782/images/data/1965/DC 1/1126912 s 1. mov
Schnelle Rückkehr zum Nest R. Wehner, Schweiz Med Wochenschr 2000; 130: N
Polarization durch Streuung im Himmel (Rayleigh Streuung)
Polarisationsmuster
Streuung vor allem im Blauen – gibt die Farbe des Himmels
Anatomie der Ameisenaugen zum Polarisationssehen
Geordnete Strukturen um polarisiertes Licht zu sehen
Funktioniert nur im nahen UV gegeben durch Wellenlängenabhängigkeit der Streuung R. Wehner, Schweiz Med Wochenschr 2000; 130: N
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