Színpompa festékanyag nélkül

Hihetetlenül hangzik, de a pávák lenyűgöző színei a tollaik felszínén található apró, mikroszkopikus szerkezeti formák (ún. nanocsipke) segítségével jönnek létre, nem pedig színanyagokkal!

Ha a természetben járunk, láthatjuk, hogy sok madár, pillangó és bogár élénk, erőteljes, változó színekben pompázik. Színezetük megváltozik, ha különböző szögekből nézzük őket. Amikor a szín így viselkedik, azt mondjuk, hogy „irizáló” (színjátszó, fémes fényű). Az ember alkotta dolgok színei ehhez képest gyakran tompának és egysíkúnak tűnnek. Mi lenne, ha a dolgokat úgy tudnánk színessé tenni, ahogy a természet teszi? Vajon milyen lenne olyan világban élni, ahol az ember által alkotott termékek is ilyen érdekes módon változtatják a színeiket?

Foglalkozás

A páva faroktollát vizsgáljuk meg közelebbről, hogy megnézzük, hogyan változik a színe attól függően, ahogy a fény különböző irányból esik rá. 

Majd színes buborékokat fújunk, amelyeknek felszíne ugyanúgy irizál, mint a páva tolla!

Foglalkozás leírása:

Magyarázat

Hogyan lehetséges az, hogy a buborékok szivárványszínűvé válnak a fényben, miközben nem adtunk semmi színeset az oldathoz? Vajon a páva is ezt a trükköt használja?

Egyszerű magyarázat (9-10 éveseknek)

A fénytörés során a fehér fény különböző színekre bomlik. A buborék nagyon vékony vízrétegből áll, mindkét oldalán mosószerrel és olajjal bevonva. A buborék falának vastagsága befolyásolja, hogy a fény milyen színekben törik meg, ez a vastagság folyamatosan változik, és ezért a buborék színei is változnak.

Tulajdonképpen hasonló elven működik, mint az égbolton a szivárvány. A szivárványnak sincs szüksége festékre a színek létrehozásához, csak fényre és valamire, ami ezt a fényt színekre bontja, például esőcseppekre vagy vízgőzre.

A különleges szerkezetű felületek is hasonlóan működhetnek, mint az esőcseppek: a rájuk eső fény irányától függően változtatják a színüket. A jelenség a CD aljáról is ismerős lehet, de ugyanezt az elvet használják egyes állatok, például a páva. A páva tollazata általában barna, de a toll mikroszerkezete a napfényt megtörve irizáló kék, türkizkék és zöld fényt hoz létre.

Haladó magyarázat (11-12 éveseknek)

A napfény különböző színű összetevőkből áll. A prizmán áthaladva ezek a színek más-más mértékben törnek meg, ezért látjuk a másik oldalon a szivárvány színeit.

A természet ugyanazt az elvet használja: olyan, mikroszerkezettel rendelkező felületeket hoz létre, egyes állatok és növények esetében, amelyek ugyanúgy bontják a fényt, ahogyan a prizma működik. A fény erősségétől és irányától függően az előállított színek változnak. Ennek eredménye az, hogy csodálatosan változó színeket láthatunk a természetben.

A buborék nagyon vékony vízrétegből áll, mindkét oldalán mosószerrel és olajjal bevonva. A buborék falának vastagsága befolyásolja, hogy a fény milyen színekben törik meg, ez a vastagság folyamatosan változik, és ezért a buborék színei is változnak.

Tulajdonképpen hasonló elven működik, mint az égbolton a szivárvány. A szivárványnak sincs szüksége festékre a színek létrehozásához, csak fényre és valamire, ami ezt a fényt színekre bontja, például esőcseppekre vagy vízgőzre.

A különleges szerkezetű felületek is hasonlóan működhetnek, mint az esőcseppek: a rájuk eső fény irányától függően változtatják a színüket. A jelenség a CD aljáról is ismerős lehet, de ugyanezt az elvet használják egyes állatok, például a páva. A páva tollazata általában barna, de a toll mikroszerkezete a napfényt megtörve irizáló kék, türkizkék és zöld fényt hoz létre.

A következő videó bemutatja, hogyan működik a prizma:

Hogyan segít fenntarthatóbbá tenni a világot?

A szerkezeti színek ismeretével és felhasználásával egyrészt színesebb világot teremthetünk magunk körül, de számos egyéb előnnyel is járhat. Például, ha pigmentek és színezékek helyett fizikai szerkezetet alakítunk ki, akkor csökkenthetjük a káros vegyszerek használatát.

Jelenleg is találkozhatunk már szerkezeti színekkel: például a bankjegyeken található sáv, amely a színét a megtekintési szögtől függően változtatja (ez a pénzhamisítás elleni szolgál, hogy megbizonyosodhassunk arról, hogy a pénz valódi).

A fény hatékonyabb visszaverésével a szerkezeti mintázat csökkentheti az épületek és autók hőelnyelését is, ez pedig megakadályozza a túlmelegedést, így nincs szükség az energiaigényes klímaberendezésekre.

Tantárgyi kapcsolódás (STEAM)

Ez a téma kapcsolódik az alapszintű fizikához, kémiához és biológiához. Különösen az optika alapjaihoz, a szem fejlődéséhez és a látáshoz.

Környezetismeret/Természettudomány

- érzékszervek megfigyelése, használata

- halmazállapot változások

Technika és tervezés (Technológia)

- anyagok tulajdonságai

Digitális kultúra (Mérnöki tudományok, mérnöki tudományok)

- információszerzés az e-világban

Vizuális kultúra (Művészetek)

- színek világa

- alkotás készítése

Matematika

Ötletek megbeszéléshez

Az emberek ötleteket meríthetnek ezektől az állatoktól és felhasználhatják az tárgyak készítésénél. Szerintetek hol tudnánk az irizáló színeket felhasználni?

Keressenek példákat arra, vajon miért használja ezeket a szerkezeti színeket a természet?

További források

Magyar nyelven:

Rövid leírás képekkel a szappanbuborék szerkezetéről (tovább a cikkhez).

Szappanbuborék fújó eszközök és oldatok leírása (tovább a cikkhez).

Néhány információ a buborékokról (tovább a cikkhez).

Tudományosan a szappanbuborékokról, látványos képekkel (tovább a cikkhez).

Angol nyelven:

Hogyan hozza létre a színt a fadongók mikrofelülete? (tovább a cikkhez).

Színváltó biztonsági címkék a Morpho lepkék színkialakítása alapján (tovább a cikkhez).

Hogyan használják fel a fényt a lepkék csodálatos színeik kialakítására? (tovább a cikkhez).

Minden, amit a szerkezeti színekről tudni szeretnél (tovább a cikkhez).

További érdekes foglalkozások

"Varázslatos" csokoládé

Fotó: Michal Richter

Ezzel a "varázslattal" szivárványszínűvé változtatjuk a csokoládé felszínét, ami így ugyanúgy irizál, mint egyes pillangók szárnya, vagy madarak tolla.

Korosztály: 9-12 évesek
Időtartam: 30 perc

Tovább olvasom →