蝴蝶在显微镜下翅膀为什么没有颜色?

蝴蝶在显微镜下翅膀为什么没有颜色?,第1张

有可能是结构色/物理色——主要是蓝色一类或金属色一类,通过翅膀表面的纹理/凹凸结合光线的反射等产生的视觉效果,显微镜下就可能消失;当然,我认为红色 黄色一类因色素而非结构色的颜色应该可见,除非你用电镜(翅膀没必要电镜吧。。)

瑕疵1:电子显微镜下看不到物体颜色

除了这篇文章,网上陆续还有不少专家发声。昨晚,新安晚报、安徽网记者联系上了其中一位——蝴蝶研究专家、滁州学院生物与食品工程学院教授诸立新。

“是的,我已经关注到了。”听了记者的问题,诸立新笑了笑,他说试题材料中“有两个问题”。

“材料中说,学生们做实验使用的是扫描式电子显微镜。不仅是蝴蝶,任何物体在电子显微镜下都是没有颜色的。”诸立新说,材料中可能并没有弄清楚电子显微镜的成像原理,电子显微镜并不是靠可见光,而是电子束成像,通过扫描产生物体的表现结构,转换成人能看到的图形,并不存在颜色问题。

而任何物体在电子显微镜下都是没有颜色的,“ 包括蝴蝶在内。”诸立新说,而如果用光学显微镜,那么在可见光下,和肉眼一样,能看见蝴蝶翅膀的颜色。

瑕疵2:只描述了物理色而忽视化学色

对于研究的“老本行”,诸立新教授认为材料中还有一处不够严谨。

“蝴蝶翅膀的颜色,其实是由化学色和物理色两部分构成。”诸立新说,化学色来自蝴蝶翅膀上鳞片的颜色。假如用显微镜看蝴蝶的翅膀,可以发现成千上万的鳞片,系统地密排在翅膜上,使整个翅膀依种类而呈现一定的色彩,我们称其为化学色或色素色,比如黑色、黄色等深色都是化学色。

另一种则是物理色。这是因为翅膀细微的结构使光线产生反射、折射,表现出来有金属感、闪光的颜色,也称之为结构色。

“材料中所表述的,其实是蝴蝶翅膀颜色的物理性,并不全面。”诸立新认为,无论肉眼还是光学显微镜,在可见光下,都能看到蝴蝶翅膀的物理色与化学色,而作文材料中仅片面地描述其物理性,可能会对大众产生一定程度上的“误导”。“目前大多数种类的蝴蝶都有物理色与化学色。”

显微镜下的蝴蝶有颜色。

至于是什么颜色要看是什么显微镜,光学显微镜下的蝴蝶是彩色,至于扫描电镜,扫描电镜下一切都是黑白色的,不光是蝴蝶没彩色。

说原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀在电子显微镜下失去颜色是因为其特殊的微观结构则不够严谨。因为任何物体用电子显微镜都看不到缤纷的色彩,只能看到黑白灰。光是电磁波的一种,但电磁波的波长覆盖了极其宽广的范围,而只有波长在390-750纳米这个范围的电磁波能够被人眼所感知,即通常说的可见光。可见光中每一种波长的光都可以让人眼感受到不同的颜色。在日光中不同波长的可见光以大致相当的强度相混合,如果一个物体将日光中的可见光全部吸收或者全部反射,抑或让它们全部透过,就会感到这个物体时黑色、白色或者无色透明的。严格来说只有最后一种状态才是真正的没有颜色。但提到颜色时更多指的是可见光中某一种或者几种波长的光产生的红、绿、蓝等颜色也就是常说的“彩色”。如果一个物体只能展现出黑白色或者是透明的,也习惯称其为没有颜色。

大多数物体自身都不能发光,只能被动地反射或者透射日光或者灯光。如果这些物体的某种成分能够选择性地将可见光中某些波长的光吸收而让其余波长的光进入人眼,那么这些物体就带上了不同的颜色。这样因特定化学物质对光的吸收而产生的颜色,常被称为颜料色,这也是大多数物体色彩的来源。

但也有一些物体的色彩并非产生于化学物质而是由于自身形成了某种特殊的结构,这种结构能够通过干涉、散射等光学现象让某种颜色的光更强烈地进入人眼,这样的颜色被称为结构色。对于这样的颜色,由哪种化学物质去构成并不那么重要,但一定要保持特定的结构,一旦这个结构消失,颜色也就随之变化。蝴蝶翅膀上的色彩可能因为颜料色也可能因为结构色,还有可能是二者共同作用的结果。

通常形成结构色的某种结构的尺度都很小,不仅用肉眼无法看到,有的甚至用光学显微镜也很难分辨。这是因为光学显微镜的分辨率受到阿贝极限的限制,当相邻两个点的距离小于波长的一半时显微镜就无法将它们区分开。可见光中波长最短的紫光波长大约在400纳米,这也就是说尺度在200纳米(0.2微米)或者更小的物体,用光学显微镜是无法分辨清楚的。形成结构色的结构的尺寸一般都接近这个数值,因此虽然近些年出现的超高分辨率显微镜能够通过一些办法巧妙地绕过阿贝极限看到更小的物体,但更多的情况下仍然需要借助电子显微镜来看清这些尺寸更小的微观结构。


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