Transcript 講義(PowerPoint) - Department of Physics

DEPARTMENT OF PHYSICS, HKUST
香港科技大學 --- 物理學系
講者: 鄧子良
理論背景
證據
什麼是「顏色」
看看蝴蝶
總結
巴 黎 翠 鳳 蝶 Papilio paris
1,體 型 頗 大, 展 翅 : 8 - 10厘 米
2,喜 歡 滑 翔 飛 行
3,黑 翅 滿佈 閃 亮 的 綠 色 小 點
4,後 翅 有 紫 藍 色 的 大 斑
紋和黑色的翅尾
5,翅 底 有 一 列 紅 色 圓 斑
出 現 月 份 : 2 月 至 12 月
反面
正面
Euploea mulciber 異型紫斑蝶
結構色
Male
色素色
彩虹
紅橙黃綠青藍紫
自發光
顏色
反射光
色素色
結構色
什麼是「色素色」?
-- 由原子特性所產生的顏色
吸收
反射
實
什麼是「結構色」?
-- 由物理結構所產
生的顏色
閃
單層油膜
特點:
-- 本身可不帶顏色
-- 不同角度,不同色彩
-- 取決於介質的折射
係數
除了單層膜
還有多層膜
-- 反射更多光
-- 有單層膜的特點
要理解結構色,須要一點物理智識
蝴蝶的鱗片如何反光?
結構
色素
蝴蝶鱗片的結構
---屋頂瓦片排列
蝴蝶鱗片構造
-- 光學顯微鏡
X200
X500
X500
X1000
結構色的證據?
證據1 -- 經不同方向反光,
產生不同色彩
簡單基礎物理-反射
折射系數高 折射系數低
折射系數低 折射系數高
簡單基礎物理-干涉
相長干涉
相消干涉
簡單基礎物理-折射
入射角 反射角
光速快
空氣(折射系數=1)
油膜(折射系數=1.1)
入射角
折射角
光速慢
折射角
油膜(折射系數=1.1)
空氣(折射系數=1)
油膜反光原理
反轉了!
油(折射系數=1.1)
水(折射系數=1.33)
1,角度
2,介質的折射系數
3,油膜的厚度
光源斜照
大角度
小角度
證據2 -- 改變介質的折射系數
加入酒精 (折射系數1.36),
藍色
(無酒精)
綠色
(有酒精)
證據3 – 反射和透射(互補色)
透射
反射
互補色
綠紅
^.^ 顏色的成因
~色素色
~結構色
 單層油膜
反射
 多層膜
~互補色
折射
干涉
相長干涉
相消干涉
鱗脊
Urania Type 由基底反光
基底
鱗脊
Morpho Type 由鱗脊反光
基底
蝴蝶鱗片構造
-- 電子顯微鏡
鱗脊
基底
脊柱
基底
鱗脊
基底
Amegllia bee
體型細小
鱗片/毛髮
樹葉形的鱗片/毛髮
反射和透射(互補色)
防偽:香港１０元新鈔反光色帶在強光下斜看時，
會看到反光色帶上有「ＨＫ１０」字樣
及洋紫荊花圖案
顯示器, 裝飾,彩色過濾,太陽能電池
優點: 不褪色, 難以複製, 不需色素
顏色的成因
光學，顯微學
鱗片的種類和構造
證明與應用
相關網址:
http://www.shell-greenpower.net 香港蝴蝶網
http://mph.phys.sci.osaka-u.ac.jp/~ssc/struc-e.htm 結構色
http://www.info.gov.hk/hkma/cindex.htm 香港金融管理局
http://www.iridigm.com/index.html 彩色顯示器
http://hkls.org/but-list.htm 香港鱗翅目學會
http://physics.ust.hk/genphys
鳴謝（排名不分先後）
香港科技大學物理系
王國彝博士
馮國光博士
李子健先生
孫珂先生
香港科技大學教學促進中心