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?

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:

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:

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.

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

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?

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).