Dom / Prokletnice/ Krila leptira, njihova struktura i boja. Strukturno bojenje Optičko obojenje leptira objašnjenje za djecu

Krila leptira, njihova struktura i boja. Strukturno bojenje Optičko obojenje leptira objašnjenje za djecu

Dijagram krila leptira:
1 - korijen krila;
2 - prednji (kostalni) rub;
3 - zadnji (analni) rub;
4 - vrh;
5 - apikalni (subapikalni) region;
6 - zadnji (analni) ugao;
7 - korijenska (bazalna) regija;
8 - srednji (diskalni) region;
9 - postdiskalna (subdiskalna) regija;
10 - marginalna (submarginalna) regija;
11 - rubno (marginalno) područje.

Daleki preci leptira bili su bez krila, a na mjestu krila imali su male izrasline koje su štitile respiratorne proreze od isušivanja. Tokom hiljada godina, male izrasline su postepeno povećavale veličinu i pretvarale se u krila - membranske strukture koje se koriste za let. Ljepota leptira određena je oblikom, bojom i šarom njegovih krila. Dva krila, formirana dvoslojnom membranom, koja je zategnuta na okviru krutih vena, pričvršćena su za srednji i stražnji segment grudnog koša insekta. Krila su prekrivena ljuskama koje na njihovoj površini formiraju polen - to se ne nalazi ni u jednom drugom predstavniku životinjskog svijeta. Tajna fantastične ljepote i zadivljujuće raznolikosti leptira je u ljuskama, čija boja, struktura i raspored određuju hirovitost boje. Same ljuske su modificirane dlake. Broj ljuski na jednom krilu može doseći milion.

Na osnovu prirode njihove boje, ljuske se dijele na pigmentne i optičke. Boja prvih je zbog sadržaja pigmenta u njima - boje. Svaka ljuska sadrži samo jedan pigment. Često su to melanini, koji ljuskama daju crnu i smeđu boju. Melanine proizvodi sam leptir, ali se i drugi pigmenti mogu dobiti iz supstanci koje su bile dio jelovnika gusjenica. Dakle, zeleni pigment dolazi od hlorofila koji jedu sa listovima. Žuta i crvena boja leptira (osim bijelih) povezana je s hranjenjem biljkama koje sadrže karoten, koji boje, na primjer, mrkvu. Iako boja pigmenta može biti vrlo svijetla, uvijek je mat i nema sjaj. Optičke skale daju krilima mnogih dnevnih leptira, posebno tropskih, metalni prelivajući sjaj. Nemaju pigmenta, a razlog sjajne metalik boje i blistavih nijansi boja je to što se bijela svjetlost, prelomljena u šupljim tankim ljuskama, razlaže na pojedinačne boje spektra.

Stjecanje krila i sposobnost letenja u procesu evolucije omogućilo je leptirima da se kreću na značajne udaljenosti u potrazi za hranom (područje traženja se povećalo), au nekim slučajevima i da pobjegnu u zrak iz kopnenih predatora. Što je veća površina krila, to su pogodniji za dugo, tiho letenje. Međutim, povećanje krila i, u vezi s tim, povećanje opšte veličine tijela, koja ni na koji način nisu utjecala na njihove odbrambene kvalitete, istovremeno su leptire učinila primjetnim mnogim grabežljivcima. Stoga su neke vrste leptira zastale u svom razvoju sa relativno kratkim krilima, što ih čini, s jedne strane, manje uočljivim, a s druge vještijim i izbjegavajućim letačima.
Druge vrste leptira slijedile su drugačiji put razvoja. Imaju velika krila, obojena u najrazličitije boje, a ipak nekako uspijevaju preživjeti. Ovdje se radi o tome da leptiri lete iznad cvjetnih livada i šumskih proplanaka, gdje raste isto svijetlo i šareno cvijeće. Predatoru je teško otkriti ove ljepote, jer na pozadini raznobojnog cvijeća leptiri postaju gotovo nevidljivi zbog svoje boje.
Većina vrsta leptira jarkih boja ima drugu vrstu zaštite: njihova krila su obojena različitim bojama. Ako gornji dio Krila su obojena vedro i privlačno, dok je donja strana u sivo-smeđim tonovima. Čim leptir sjedne na biljku i sklopi krila, njihovu svijetlu boju odmah zamjenjuje diskretna, obično monokromatska boja na donjoj strani. Tako leptir paun na otvorenim krilima ima velike mrlje koje svjetlucaju u svim bojama - od smeđe ili crne do žute ili crvene, a donja strana je obojena skromnim crno-smeđim tonovima.

Većina moljaca ima uglavnom siva krila, sa suptilnim, ali često složenim uzorkom crnih linija i tačaka. Tokom dana sjede na kori drveća, u granama ili ispod kamenja i gotovo se potpuno uklapaju u ovu pozadinu.
Postoje moljci kod kojih su samo gornja krila obojena sivo, dok su donja krila svijetlo obojena, na primjer crveno. Takvi leptiri koriste drugačiju metodu odbrane, u kojoj se njihova krila vrlo aktivno koriste. Imaju svijetlu, zastrašujuću boju, zahvaljujući kojoj povećavaju svoje šanse za preživljavanje, jer se mnogi grabežljivci boje svijetlih, upadljivih boja, u mnogim slučajevima povezanih s nekom vrstom opasnosti.
Ovi leptiri uključuju neke leptire medvjede, čija su gornja krila obojena bijelom i smeđom bojom, a donja krila jarkocrvena s crnim mrljama. Obično leptir sjedi tako da prednja krila, nevidljiva na okolnoj pozadini, pokrivaju zadnja krila. U trenucima opasnosti pomiče svoja prednja krila, a ispod njih bljeskaju vatrenocrveni pramenovi, često naglašeni plavim ili crnim uzorkom. Brza promjena obrasca plaši napadača.
Leptiri trake imaju sivkasto-smeđa gornja krila sa mnogo pruga, linija i mrlja. Kada vrpca sjedne uz deblo i savije krila u "kuću", ona se doslovno stapa s bojom i uzorkom kore. Postoje leptiri koji imaju lažne glave, oči i antene na stražnjoj strani tijela, čime štite pravu glavu i osjetilne organe od oštećenja.

Da li svi leptiri imaju krila?
Tokom svog prvog leta, staklarice gube većinu svojih krila, koje postaju svijetle i gotovo prozirne. Krila malih noćnih leptira s više perja podsjećaju na resastu lepezu. Ženke moljaca i neki moljci imaju samo nedovoljno razvijene ostatke krila. Ženke vrećastih glista poput crva nemaju samo krila, već nemaju ni noge. A mužjaci ovih leptira koji ne lete imaju normalno razvijena krila.

Popularne vijesti

Opštinski budžet obrazovne ustanove

"Srednja škola br.2"

ISTRAŽIVAČKI PROJEKAT

"Od leptira do novih materijala"

Završio: Gorodskikh Pavel, 9 „A“,

Rusakov Ilja, 7 "A" razred

Šef: Tihonov Igor Vasiljevič,

nastavnik fizike i informatike.

Glazov, 2013

Sadržaj:

Uvod. Opis problema.

Ciljevi projekta.

Suština rješenja.

3.1. Struktura krila leptira.

3.2. Fizički razlog za mnoge kombinacije boja na krilu leptira.

3.3. Praktične primjene Čovjek je posudio od leptira .

Literatura i izvori.

Prijave.

“Um nije samo u znanju,

ali i u sposobnosti primjene znanja u praksi..."

(Aristotel).

Opis problema.

Rusi su oduvijek voljeli da se lijepo i svečano oblače, pronalazeći prirodne boje za bojenje svoje odjeće. Kako se kemijska nauka razvijala, pojavile su se industrijski proizvedene boje na bazi anilina, koje su omogućile bojenje tkanina u industrijskoj mjeri.

Često su hemijske boje sadržavale spojeve koji su bili vrlo štetni za ljudsko zdravlje, na primjer, jedinjenja arsena, koja su davala materijale zelene boje, aktivno su se koristili za bojenje tapeta i tkanina, što je dovelo do povećanja trovanja u domaćinstvu, a količina industrijskog otpada koji zagađuje okoliš naglo se povećala. Svi ovi problemi natjerali su nas da tražimo ekološki prihvatljivije sigurne načine bojenje tkanina i materijala.

Biocenoza sjevernih regija Udmurtije vrlo je bogato zastupljena raznim insektima. Svijet leptira je posebno raznolik. Krećući se uz ceste, često možete vidjeti leptire, bube i vretenca, oborene udarnim valom koji stvara kretanje automobila. Istovremeno, dobro očuvani primjerci često naiđu na oduševljenje kolekcionara.

Fotografije leptira koje smo snimili na osnovu sakupljačkog materijala prikupljenog uz puteve tokom ljeta.

Tako je moguće sastaviti kolekciju tijekom ljeta i jeseni koja daje ideju o insektima koji nastanjuju sjever Udmurtije.

Na prvi pogled, ovi prekrasni insekti, koji svjetlucaju svim duginim bojama, ne igraju nikakvu značajniju ulogu u našem Svakodnevni život. Međutim, pažljivijim posmatranjem možemo zaključiti da su oprašivači biljaka, koji značajno utiču na prinos oranica i povrtnjaka, a doprinose i očuvanju flore naših oranica i šuma.

Različite boje insekata, njihova sposobnost da mijenjaju boju, oponašajući ovisno o uvjetima u kojima se insekt nalazi,

natjerao nas je da razmislimo o tome kako insekti, posebno leptir, uspijevaju stvoriti nevjerovatnu količinu nijansi boja i zamršenih uzoraka. Mislimo da osnova nije toliko hemijska, već fizički procesi (hipoteza projekta ).

Ciljevi projekta:

prikupljati terenski i istraživački materijal, provoditi eksperimente kako bi objasnili prirodu uzoraka koji pokrivaju površinu krila leptira;

pokazati na konkretnom primjeru kako se od sasvim obične pojave može preći na razmatranje složenih prirodnih pojava i njihovu dalju primjenu u praksi.

Suština problema.

3.1. Struktura krila leptira.

Donedavno su kemičari vjerovali da boja svih materijala, uključujući i tekstil, ovisi samo o prisutnosti boja i pigmenata u njima koji su sposobni apsorbirati dio zraka vidljivog dijela spektra i prenijeti (ako su materijali prozirne) ili reflektiraju (ako su neprozirne) druge valne dužine. Dio spektra koji materijali reflektiraju naše oči percipiraju kao boju.

Zahvaljujući proučavanju leptira, njegove sposobnosti da stvori boju površine svojih krila i da je mijenja ovisno o kutu gledanja krila, dogodila se revolucija u tekstilnoj industriji.

Ispitivali smo čestice leptirovih krila pod mikroskopom. Ispostavilo se da su krila prekrivena raznim šarama i pigmentnim mrljama.

Iz knjige "Leptiri svijeta" L. V. Kaabaka. Foto: A. Sochivko

Osim toga, radeći na ovom pitanju, na internetu smo pronašli fotografije na kojima smo vidjeli sliku vaga, pokrivajući površinu krila leptira. Ispostavilo se da je površina leptirovog krila prekrivena nevjerovatno velikim brojem zanemarivih, potpuno bezbojnih ljuski određene strukture.

Nažalost, nismo imali tako moćan istraživački alat kao što je elektronski mikroskop, koji bi nam omogućio da vidimo dublje strukture leptirovog krila, te se stoga naše istraživanje ticalo samo površinske boje krila leptira.

Ljuskasta struktura leptira nastala je u periodu jure prije više od 200 miliona godina..

Tokom dugog toka evolucije, razvio se do visok stepen savršenstvo, koje omogućava vagi da obavlja tako različite funkcije koje služejedan cilj - očuvanje života insekta .

Rice. 1. Površina krila leptira pod elektronskim mikroskopom. Slika: Hemija i život.

Dakle, krila leptira su prekrivena sitnim bezbojnim ljuskama (ono što svi zovu polen, ali polen je od cvijeća, iako leptiri nose polen, mogu letjeti bez njega, ali bez ljuski ne mogu).

Dvoslojni poklopac vage:

povećava podizanje krila tokom kliznog leta;

štiti leptira od hipotermije;

smanjuje buku i vibracije tokom leta sa mahanjem;

apsorbira eholokacijske signale slepih miševa.

Osim toga, ljuske štite krilo od oštećenja (kada krilo udari u list biljke ili kap smole, ljuske se lome, smanjujući snagu udara i sprječavajući da se krilo zalijepi za koru drveća) i doprinosi odvod statičkog elektriciteta.

Vaga služi za bolje aerodinamičko prianjanje sa strujanjima vazduha.

Ono što je za nas u ovom poslu posebno važno jeste Šta Tankoslojna interferencija se javlja u krilima leptira.

Zaključci:

1. Ljuske na krilima leptira proizvod su duge evolucije razvoja, ČOVJEK ima mnogo toga da nauči od malog i krhkog LEPTIRJA.

2. Priroda ne stvara ništa uzalud, već u svaku svoju kreaciju unosi dubok smisao.

3 .2 Fizički razlog za mnoge kombinacije boja na krilu leptira .

Razlog za mnoge kombinacije boja je smetnje (preklapanje svjetlosnih valova), kao i apsorpciju ili refleksiju pojedinačnih boja sunčeve svjetlosti od strane vage.

U 17. veku, prirodnjak Robert Hooke, u svojoj knjizi Micrographia“, izlažući svoju teoriju boja, objasnio je razlog bojenja tankih slojeva refleksijom svjetlosti od njihove gornje i donje granice. Zapravo, ovo je bilo prvo spominjanje smetnji.

Sva ljepota se postiže prelamanjem svjetlosti na "pelud", osim pojedinačnih mrlja - ovo je pigment.

Fig.2. Slika: Hemija i život

Krila leptira prekrivena su gustim redovima ljuski. Ljuska sa krila morfida ( A) je sličan drvetu sa nekoliko slojeva „grana“ u kojima dolazi do smetnji. Pojedinačna skala porodice moljca Urania (V) sastoji se od pet slojeva kutikule, od kojih je svaki debljine 400 nm i odvojen je od sljedećeg slojem zraka od 100 nm. Slika: Hemija i život

Ispravno objašnjenje strukturalne obojenosti prvi je dao lord John William Strett Rayleigh 1917. godine. Izveo je formulu za izražavanje svojstava reflektirane svjetlosti pravilnih slojevitih struktura i tvrdio da boja dvostrukog kristala, starog napuklog stakla i pokrova buba i leptira nije posljedica pigmenta, već strukture ovih materijala.

Tankoslojna interferencija se javlja u krilima leptira. Donji dio optičkih ljuskica je pigmentiran; pigment ne propušta svjetlost i time daje veću svjetlinu interferentnoj boji. Zraci svjetlosti, prolazeći kroz prozirne ljuske na krilu, reflektiraju se i sa njihove vanjske i unutrašnje površine.

Rice. 3. Interferencija u tankom sloju. Slika: Hemija i život

Kao rezultat, čini se da se dvije refleksije preklapaju i pojačavaju jedna drugu (iako je moguć i suprotan efekat, kada se dvije refleksije međusobno poništavaju).

Rice. 4. Dvije vrste smetnji. Slika: Hemija i život

U stvari, oba reflektovana toka, sa spoljašnje i unutrašnje površine ploče, dodaj ili oduzmi.

Fenomen disperzije jasno je vidljiv na fotografijama snimljenim sa površine laserskog diska pod elektronskim mikroskopom.

www.netlore.ru

Na prvoj fotografiji se jasno vidi da je cijela površina diska prekrivena stazama koje, kada se značajno uvećaju, podsjećaju na jaruge na terenu. Druga fotografija, snimljena u boji, jasno pokazuje da se između tragova nalaze područja koja liče na krnje trouglaste przme. Iz kursa fizike je poznato da kada svjetlosni zraci padaju na trouglastu prizmu, nastaje fenomen disperzije - razlaganje svjetlosti na njene monokromatske komponente (na zrake crvene, narandžaste, žute, zelene, plave, plave, ljubičasta). Na fotografiji možete vidjeti boje iz navedenog spektra.

Izvršili smo sljedeće eksperimente: Površina laserskog diska najprije je ozračena zrakama lampe s plinskim pražnjenjem, a zatim i obične žarulje sa žarnom niti.

Spektri su dobijeni i fotografisani.

U ovom slučaju može se uočiti očigledna razlika, naime: na gornjoj slici spektar ima diskretnu strukturu, jasni prstenovi obojeni u različite boje, vidljive su granice koje razdvajaju jedan prsten od drugog. Na drugoj slici, spektar ima kontinuiranu strukturu; granice, kao i sami prstenovi, nisu jasno vidljive. Iz ovoga možemo zaključiti da su žarulje sa žarnom niti, koje emituju zrake bliske sunčevoj svjetlosti, ugodnije za ljudsko oko od sijalica na plinsko pražnjenje, iako su potonje ekonomičnije.

Zaključci:

U procesu postavljanja eksperimenta, uvjerili smo se da blisko raspoređeni tragovi koji pokrivaju površinu diska dovode do pojave disperzije i interferencije. Upravo ovi fenomeni stvaraju ogroman raspon boja.

Nakon pretraživanja interneta, pronašli smo fotografije planete Merkur. Ispostavilo se da je tako neupadljiva u crno-beloj boji, sva prekrivena bezbrojnim velikim i beznačajnim kraterima, poput kockica, ali kako je lepa na suncu. I ovdje priroda u svoj svojoj moći demonstrira fizičke pojave kao što su disperzija i interferencija, kao sredstvo za stvaranje bezbroj nijansi boja. Nijedna kompjuterska tehnologija ne može se porediti sa snagom prirode. Opet, uzrok disperzije i smetnji je bezbroj rupa, kratera, koji pokrivaju površinu planete.

www . solsys . ru . merk 1. jpg

Pri određenoj debljini krila leptira, u zavisnosti od njegovog biološkog materijala, osvjetljavajući krilo bijelom svjetlošću, može se vidjeti samo jedna boja. U drugim slučajevima, krila i školjke insekata prikazuju čitav niz boja, uključujući duboke crne, bijele i šarene šare.

Sistematska proučavanja perja ptica, pokrivača insekata, krljušti i kože stanovnika mora i okeana nastavljaju se do danas. Ispostavilo se da u životinjskom svijetu postoje tri vrste bojanja: samo strukturno (leptiri Morplo), samo pigmentiran (kao leptir limunske trave) i strukturan u kombinaciji s pigmentacijom. Plava boja krila često nastaje strukturnim bojanjem, zbog ljuskica, ali ako im se doda žuti pigment, pojavljuje se dodatna zelena boja.

Ako se smetnja ne javlja u jednom filmu, već u višeslojnom pakovanju prozirnih filmova, tada će se konstruktivna interferencija povećati i boja će biti intenzivnija. Takve višeslojne prozirne strukture nalaze se u perju ptica, u integumentarnom tkivu insekata i u ljuskama stanovnika mora i oceana. Boje ovih živih organizama dolaze u različitim bojama, uključujući iridescentne i prelive. Kod ptica optički sistemi su formirani kombinacijom pigmenta melanina, proteina keratina i zraka, a kod leptira je polazni materijal polisaharid hitin koji sadrži dušik i pigmenti.

Najjednostavniji primjer Dugine boje su tanak sloj ulja, kerozina i drugih organskih jedinjenja na vodi ili šarenim mjehurićima sapuna. Iridescentne i prelive boje razlikuju se od strukturnih boja po tome što se njihova boja i nijansa mijenjaju ovisno o kutu gledanja posmatrača. Ali njihova fizička priroda je ista.

http :// fotki . yandex .. ru / korisnika / kiv 17190176/ pogled /42996

Na fotografijama se jasno vidi da boja leptirovih krila zavisi od ugla upada sunčevih zraka na njih.

3.3 Praktične primjene koje je čovjek posudio od leptira.

Sva navedena svojstva nalaze primenu u tekstilnoj industriji, kada je moguće kreirati različite boje bez upotrebe boja.

Donedavno su kemičari vjerovali da boja svih materijala (tekstila, konstrukcije) ovisi samo o prisutnosti boja i pigmenata u njima, sposobnih da apsorbuju dio zraka vidljivog dijela spektra i prenesu (ako su materijali prozirne) ili reflektiraju (ako su neprozirne) ostale valne dužine. Dio spektra koji materijali reflektiraju naše oči percipiraju kao boju.

U vazduhoplovnoj industriji, posmatranje leta leptira omogućava da se let aviona učini stabilnijim.

U građevinskoj industriji, model leptirovog krila može se koristiti pri razvoju višeslojnih termoizolacionih materijala.

Ispostavilo se da je priroda bila u stanju da stvara boju dugi niz miliona godina bez posebnih obojenih supstanci - samo zahvaljujući uređenim strukturama vrlo malih veličina (nano-veličina).

Mehanizam bojenja, za razliku od "hemijskog", zasniva se samo na optičkim principima. Kada se svjetlost reflektira od nanoelemenata koji izgledaju kao rešetke, čipke, žljebovi, tada, budući da su veličine ovih elemenata srazmjerne valnoj dužini svjetlosti, dolazi do interferencije, difrakcije i rasipanja valova - kao rezultat vidimo boju. Ova boja optičkog porijekla nazvana je "strukturna". Strukturna obojenost postoji u prirodi otprilike 500 miliona godina.

Leptiri "poređaju" hiljade i hiljade sićušnih tankoslojnih ogledalskih ljuskica na spoljnoj površini svojih krila, a svako takvo sićušno ogledalo reflektuje svetlost određene talasne dužine. Rezultat je apsolutno zapanjujući efekat refleksije izvanredne svjetline. Jedna od verzija prisustva tako jarkih boja je privlačenje ženki.

Ako otresete polen s leptira, insekt će biti ozlijeđen.

Polen (ljuske u naučnom smislu, a leptiri su leptiri) bezbojan, a sva ljepota leptira postiže se prelamanjem svjetlosti na “pelud”, osim pojedinačnih mrlja - ovo pigment. Boja leptira je njegova zaštita, nekad se prerušava u kakav cvijet, nekad se na njegovim krilima iznenada pojave ogromne oči. Ovdje se grabežljivac uplaši. Sposobnost insekata da oponašaju dobro je poznata, aktivno se proučava i praktične primjene.

Najjednostavniji primjer duginog bojanja je tanak sloj ulja, kerozina i drugih organskih spojeva na vodi ili šarenim mjehurićima sapuna. Iridescentne i prelive boje razlikuju se od strukturnih po tome što se njihova boja i nijansa mijenjaju ovisno o kutu gledanja posmatrača. Ali njihova fizička priroda je ista.

Istraživačka grupa Univerzitet Kalifornije (San Diego) je 2009. godine dobio nove polimerne materijale koji mijenjaju boju pod utjecajem magnetnog polja. Moguće primjene ove tehnologije uključuju displeje, višekratni papir koji se može izbrisati, zaštitu vrijednosnih papira, ekološki prihvatljive pigmente, boje, kozmetiku i tiskarske boje.

U tekstilnoj proizvodnji mogu se pronaći primjeri slučajnih biomimetika. Dakle, određena periodičnost u površinskoj strukturi sintetičkih vlakana dovodi do zanimljivih boja i taktilnih efekata. Ova tkanina je napravljena u Japanu - zove se “ shingosen(što doslovno znači „novo sintetičko vlakno“ i u skladu je s nazivom poznate zbirke japanske srednjovjekovne poezije). Pojavila su se nova vlakna s nanostrukturiranom geometrijom površine. Posebna tehnologija predenja i uslovi presovanja ne samo da obezbeđuju povećanu gustinu vlakana, već i formiraju periodičnu strukturu na njihovoj površini. Zbog interferencije i rasipanja svjetlosti, takva vlakna su jarke i prelive boje, poput krila leptira. Osim toga, takva površinska struktura poboljšava vlaženje sintetičkih vlakana.

Proizvođači tekstila nude i "mikrokraterska" vlakna, čija je površina prekrivena udubljenjima promjera nekoliko stotina nanometara. Dobro raspršuju upadnu svjetlost, što produbljuje boju. Ovaj princip u prirodi koriste mnogi crni insekti.

Do sada, priroda se nosi sa mnogim zadacima bolje od ljudi. Ali ljudi postupno uče raditi sve složenije stvari, pa će možda sutra proizvodnja tkanina u boji tropskog leptira ili sedefa postati obične tehnologije.

4. Predložene metode i alati za implementaciju.

U medijima se stalno pojavljuju izvještaji o prijetećoj situaciji u okruženju. Na teritoriji Udmurtije postoji akumulacija ogromnih masa industrijskih i kućni otpad(oko sto miliona tona).

Industrijski otpad uključuje otpad organskog i neorganskog porijekla. Organski otpad mogu se preraditi u đubrivo i odneti na njive, ili spaliti, ili sami odložiti, razgrađujući se prirodnim putem.

Druga stvar je anorganski otpad, koji se praktički ne razgrađuje i stalno se akumulira. Na primjer, staklo . Svaka kompanija nastoji svojim proizvodima dati atraktivan izgled, pa se proizvode boce i staklene posude raznih oblika, koje onda apsolutno nemaju gdje da se vrate, a završavaju u otpadu.

Trošak depozita staklene ambalaže, koji je uključen u cijenu samog proizvoda, dijeli se između proizvođača i prodavca proizvoda. Stanovništvo završava sa brdima praznih flaša i staklenih kontejnera na ulicama i javnim mjestima u obliku smeća.

Moguće je, naravno, natjerati proizvođače da proizvode gostujuće staklene kontejnere, a zatim ih gotovo u potpunosti montiraju, osiguravajući da staklena ambalaža bude prihvaćena od strane stanovništva, kao što je to bio slučaj u ne tako davnim vremenima, ali za sada je to očito nemoguće.

Ovaj problem se barem djelomično može riješiti korištenjem staklenog otpada za proizvodnju komercijalnih građevinskih proizvoda.

Jedna od ovih vrsta proizvoda je stakleni beton.

Našoj građevinskoj industriji trenutno su potrebni jeftini, kvalitetni i štedljivi građevinski materijali.

Masovno izvođenje individualne gradnje nemoguće je bez velikog broja građevinskih materijala koji ispunjavaju navedene zahtjeve.

Staklo je anorgansko jedinjenje sa veoma visokim ekološkim performansama. Stakleni kontejneri oduvijek su bili klasifikovani kao kontejneri visoke kategorije.

Poznato je o ratovima građevinskih kompanija na Zapadu, kada su se kompanije koje proizvode građevinski materijal od alabastera sukobljavale sa kompanijama koje proizvode građevinske materijale na bazi polimera i novih hemijskih sastava i tehnologija, a prisustvo azbesta u materijalima dovodilo se u vezu sa povećanjem raka, iako je poznato da je alabaster najstariji građevinski materijal.

Za proizvodnju betona koriste se sljedeće komponente:

pijesak;

cement;

agregati (lomljeni kamen, šljunak, šljaka);

aditivi;

vode.

U našem gradu nema preduzeća crne metalurgije, termoelektrane i kotlarnice su pretvorene na prirodni gas.

Šljaka nastaje prilikom sagorevanja čvrstih goriva. Uglavnom ugljevlje, škriljca, ali kotlarnice u našem gradu ne rade na takve vrste goriva, pa je šljaka, kao građevinski materijal, koja se nekada nalazila svuda, postala deficitaran materijal.

U blizini nemamo ni kamenoloma ili rudnika, pa dostava lomljenog kamena i šljunka željeznicom značajno poskupljuje ove komponente neophodne za proizvodnju betona, koji su ionako veoma skupi.

Istovremeno, materijali koji se mogu koristiti kao agregat u proizvodnji betona bukvalno su nam pod nogama.

Takav materijal može biti staklo, koje se može ukloniti iz smeća, kao i osiguravanje prijema bilo kakvog staklenog posuđa (boce, staklenke, razbijeno staklo, mjehurići).

U posljednje vrijeme ljetni stanovnici i vrtlari su se zainteresirali za izgradnju plastenika od polimernih materijala na svojim parcelama, dok se stari staklenici koji koriste staklene obloge demontiraju. Na mjestima za prikupljanje otpada nakupljaju se planine stakla koje se mogu koristiti i za proizvodnju betona, što već rade pametni vlasnici okućnica, koristeći razbijeno staklo prilikom izlivanja temelja svojih seoskih kuća.

Zašto kupovati skupi šljunak i, posebno, drobljeni kamen, kada možete zdrobiti staklo i dodati ga u otopinu, a zatim, nakon što ste postavili oplatu ispod temelja, napuniti ga.

U urbanoj gradnji isto se može učiniti i u proizvodnji armirano-betonskih ploča. Staklo ima vrlo nisku toplotnu provodljivost, što znači da će ploče postati "toplije", a planine staklenog otpada će postati tražene građevinski materijal. Osim toga, drobljeno staklo se može koristiti za pokrivanje površine armiranobetonskih ploča u vrijeme njihovog stvrdnjavanja. Kuća izgrađena od ovakvih panela, pod uticajem ulične rasvete i farova automobila, zasijaće svim duginim bojama, što će gradu u večernjim satima dati elegantniji i svečaniji izgled.

5. Planovi i vrijeme realizacije projekta.

U maju 2010. godine, tokom opštinskog takmičenja „Najbolja inovativna ideja, tehnologija za korišćenje u delatnosti malih i srednjih preduzeća u gradu Glazovu“ pod rukovodstvom zamenika načelnika Uprave Glazova, načelnika Odeljenja ekonomije i razvoja grada T.G. Gafiatullina i direktora Gradskog fonda za podršku malom biznisu N.A. Tregubova, zajednički rad nastavnika fizike i informatike Igora Vasiljeviča Tihonova i učenika 8. „A“ razreda Sergeja Korepanova (MBOU „Srednja škola br. 2“ ”, Glazov) „Beton od stakloplastike” osvojio je drugo mjesto na takmičenju i novčanu nagradu:

Tikhonov I.V. – 500 rubalja, Sergej Korepanov – 1000 rubalja.

Privatni poduzetnici koji se bave proizvodnjom armiranobetonskih proizvoda implementirali su ideju.

Književnost.

G. E. Krichevsky. Hemijska tehnologija tekstilnih materijala. Moskva, MSU, 2001, 540 str.

Konstrukcijsko bojenje. German Evseevich Krichevsky, profesor, doktor tehničkih nauka, .

13.

Aneks 1. Osnovni ključni koncepti.

Interferencija svjetlosti - rezultat superpozicije valova s naknadnim povećanjem ili smanjenjem intenziteta svjetlosti.

Lagana disperzija - Ovo je razlaganje sunčeve svetlosti, koja je bijela, na sedam duginih boja (crvena, narandžasta, žuta, zelena, plava, indigo, ljubičasta).

Vage - krila leptira prekrivena su sitnim ljuskama (što svi zovu polen, polen se nalazi u cvijeću, iako leptiri nose polen, mogu letjeti bez njega, ali bez ljuski ne mogu).

Pigment - obojena supstanca u telu koja učestvuje u njegovom životu i daje boju koži, kosi, krljušti, cvetovima, listovima.

Biocenoza - skup biljaka, životinja i mikroorganizama koji naseljavaju dato područje kopna ili vode i odlikuju se određenim međusobnim odnosima i prilagodljivošću uvjetima okruženje.

Evolucija – proces postepene kontinuirane kvantitativne promjene koja priprema kvalitativne promjene; opšti razvoj.

bionika - grana kibernetike koja proučava strukturu i vitalne funkcije organizama u cilju formulisanja i rješavanja novih inženjerskih problema.

Amplituda – najveće odstupanje veličine koja fluktuira po određenom zakonu od prosječne vrijednosti.

Mimikrija - jedna od vrsta zaštitnih boja i oblika u kojima insekt ili životinja podsjeća na objekte iz okoliša, biljke, nejestive biljke ili životinje grabežljivce.

Melanin – crni ili smeđi pigment, široko rasprostranjen u biljnim i životinjskim tkivima, koji određuje boju kože (dlaka, perje, ljuske).

Keratin – proteini koji čine osnovu stratum corneuma kože, kose, perja i noktiju.

biomehanika - studije mehanička svojstvaživih tkiva, organa i tijela u cjelini.

Dodatak 2. Leptir može biti veoma opasan. Ne ljutite leptira - ostaćete bez žetve .

Invazija bijelih leptira u Udmurtiji

U baštama i voćnjacima stanovnici posmatraju ogromnu invaziju bijelih leptira – Glogovi. Glog se bukvalno drži grmlja u velikom broju i voćke.
Za informaciju:
glog (Aporia crataegi), leptir iz porodice belih leptira. Raspon krila je do 65 mm, bijele boje sa crnim žilama. Gusjenica duga do 45 mm, sivkasto-smeđa sa prugama na leđima. Rasprostranjena u umjerenoj i djelimično sjevernoj Evroaziji, u sjeverna amerika. Oštećuje voćke. Leptiri lete u junu, polažući jaja u grupama od 30-150 komada na listovima.

Gusjenice se pojavljuju u kasno ljeto i skeletiziraju lišće; zima na drveću u gnijezdima; u proleće puze iz njih i jedu pupoljke, jedu lišće, pupoljke i cveće. Mjere suzbijanja: sakupljanje i spaljivanje zimskih gnijezda; prskanje biljaka insekticidima.

Nadam se da nema razloga za brigu, činjenica je da je sve masovno imaju „talas života“ i ovi leptiri od gloga nisu izuzetak. Tipično, takav vrhunac traje oko dvije do tri godine. A sada upravo promatramo ovaj vrhunac „talasa života“ gloga, masovnu reprodukciju ove vrste insekata u Udmurtiji.
Za šumarstvo glog, smatraju stručnjaci, nije opasan jer se leptir uglavnom hrani listovima gloga i ptičje trešnje, a kada nema dovoljno hrane za sve insekte, to se uočava upravo u godinama masovnog razmnožavanja, tada insekti prelaze na kultivisane biljne vrste: grmlje, voćke i posebno maline. Opasne su gusjenice, a ne sami leptiri gloga.
Invazija ovih insekata može ugroziti žetvu voća. Možete se pokušati boriti protiv ovih štetočina narodni načini: biljke prskati rastvorima duvana, pelina ili belog luka.

Zaključak.

Prirodne tehnologije su najnaprednije. Teško ih je ponoviti, ali od 60-ih godina dvadesetog stoljeća zajednička istraživanja biologa, zoologa, fizičara, hemičara i matematičara počela su davati rezultate u teorijskoj i praktičnoj biomimetici. U području boja također su počeli prvi pokušaji imitacije strukturalne boje. Naravno, takva tehnologija bi imala svoje prednosti. Prvo, sinteza boja je prilično energetski intenzivna proizvodnja koja ne zahtijeva okoliš. Drugo, strukturna boja je otporna na svjetlost, za razliku od tradicionalne boje, koja gotovo uvijek izblijedi s vremenom. Ali za sada, strukturno bojenje je nova, složena nanotehnologija s puno neriješenih problema.

Možda će rješenju mnogih fizičkih i tehničkih problema pomoći znanje nacionalne tradicije, a romantizam i duhovnost, reprodukovani u vjerovanjima i tradiciji davno prošlih generacija, dat će rješenjima patinu antike koju tako cijene kolekcionari i vrsni poznavaoci antike.

U vrijeme renesanse nastala su najgrandioznija remek-djela, inspirirana antičkom mitologijom i biblijskim slikama, i došlo do najsmjelijih otkrića. Nije bez razloga da sada aktivno proučavamo i pokušavamo da rekonstruišemo i rekonstruišemo, na osnovu crteža sačuvanih u drevnim rukopisima, sprave koje su ljudi aktivno koristili tokom vremena starog Egipta, Ancient Greece i Rim.

Često se iznenadimo kada otkrijemo da ljudi tih doba nisu bili gluplji od nas, a ponekad su im umovi bili mnogo domišljatiji, jer su morali raditi i stvarati u eri koja je bila oskudnija u materijalnim resursima. Upravo naši preci, na naše iznenađenje, predlažu nova rješenja trenutnih problema, pružajući nam ruku pomoći iz dubina epoha, iako mi to ponekad ne želimo priznati.

Morfološki Lepidoptera (leptiri) čine prilično kompaktnu grupu krilatih insekata. Cijelo tijelo i 4 krila gusto su prekriveni ljuskama i dijelom dlakama. Glava ima velike fasetirane oči, dobro razvijene labijalne palpe i dugačak spiralno uvijen sisajući proboscis koji se nalazi između njih. Samo zubasti moljci (Micropterigidae) imaju usne aparate tipa koji grizu. Antene su dobro razvijene, najrazličitije strukture - od nitastih do pernatih ili toljastih.

Krila su obično široka, trokutasta, rjeđe uska ili čak kopljasta. Najčešće su prednja krila nešto šira od zadnjih, ali ponekad (na primjer, kod vrsta iz porodice Crambidae) primjećuju se inverzni odnosi: zadnja krila su mnogo šira od uskih prednjih krila. Kod donjih lepidoptera ( Micropterigidae, Eriocraniidae, Hepialidae) oba para krila su približno istog oblika i veličine.

Prednja i stražnja krila su pričvršćena jedno za drugo pomoću posebnog uređaja za spajanje. Najčešći je frenatni tip krilne spojke. U ovom slučaju, trakcija se postiže pomoću frenuluma (frenuluma) i retinanuluma (kvačica). Frenulum je predstavljen sa jednom ili više jakih seta u bazi zadnjeg krila, a prst je ili niz štetina ili zakrivljeni izraslini u bazi prednjeg krila. U nekim grupama aparat za spajanje frenata nestaje (na primjer, u klubu lepidoptera - Rhopalocera i leptir moljca - Lasiocampidae), a spoj krila se postiže superponiranjem prednjeg krila na produženu osnovu zadnjeg krila. Ova vrsta krilnog spoja naziva se apleksiformna.

Venaciju krila Lepidoptera karakteriše značajno smanjenje poprečnih vena i neznatno grananje glavnih uzdužnih stabala.Unutar reda razlikuju se 2 tipa venacije krila.

Ljuske na krilima su različite boje i često čine prilično složen uzorak. Često se opaža strukturno obojenje (mrlje s metalnim sjajem). Duž vanjskih i stražnjih rubova krila nalazi se resa koja se sastoji od nekoliko redova ljuski i dlaka.

U torakalnom dijelu mezotoraks je najrazvijeniji). Protoraks na bočnim stranama tergita nosi nastavke u obliku režnja - patagiju. U mezotoraksu, slične formacije se nalaze iznad baze prednjih krila i nazivaju se tegulae. Noge su u trku, često sa ostrugama na potkoljenicama. Kod nekih lepidoptera prednje noge su jako reducirane, skrivene u dlaki, a leptiri se kreću na četiri noge.

Dnevni Lepidoptera, koji čine prirodnu grupu Rhopalocera, podižu i sklapaju krila preko leđa kada miruju. Kod većine drugih leptira oba para krila su uvučena, presavijena i proširena duž trbuha; samo neki moljci ( Geometridae) i paunove oči ( Attacidae) ne savijajte im krila, već ih držite raširenih u stranu.

Trbuh se sastoji od 9 segmenata. Posljednji segment je oštro izmijenjen, posebno kod mužjaka, kod kojih formira kopulacijski aparat. Strukturne karakteristike kopulacijski aparati se široko koriste u taksonomiji, što omogućava jasno razlikovanje čak i blisko srodnih vrsta. Kod ženki se posljednji trbušni segmenti (obično od sedmog do devetog) transformišu u teleskopski mekani ovipozitor. U većini slučajeva, reproduktivni sistem ženki leptira otvara se prema van sa dva genitalna otvora. Jedan od njih, terminalni, služi samo za polaganje jaja, drugi, koji se nalazi ili na kraju sedmog segmenta ili na osmom segmentu, je kopulacijski otvor. Ovaj tip reproduktivnog sistema naziva se ditrisic i karakterističan je za većinu Lepidoptera. Međutim, u arhaičnim porodicama ( Micropterigidae, Eriocraniidae itd.) reproduktivni sistem je izgrađen po takozvanom monotrisnom tipu, kod kojeg postoji samo jedan genitalni otvor. I konačno, u porodici Hepialidae, iako su razvijena dva genitalna otvora, oba zauzimaju terminalni položaj.

Karakteristična karakteristika leptira je razvoj kod mnogih od njih kriptičnih adaptacija koje im pružaju zaštitu od grabežljivaca. Složeni uzorci na krilima imitiraju pojedine elemente okoline. Dakle, neke mjere ( Nootuidae), sjedeći na deblima drveća tokom dana, prednja krila su po boji i uzorku slična lišajevima. Zadnja krila, prekrivena odozgo prednjim krilima, nisu vidljiva i nemaju složenu šaru. Isto se opaža i kod dendrofilnih moljaca ( Geometridae), u kojima se slika strukture korteksa često reproducira na prednjim krilima. Neke nimfalide ( Nymphalidae) kada su krila sklopljena, njihova donja strana ispada vanjska. Upravo su s ove strane mnoge od njih obojene u tamno smeđe tonove, što u kombinaciji s grubom konturom krila stvara potpunu iluziju prošlogodišnjeg osušenog lista.

Često, paralelno sa zagonetnom bojom, leptiri imaju šare sa svijetlim, privlačnim mrljama. Gotovo sve nimfalide koje imaju tajnoviti uzorak na donjoj strani krila su izuzetno impresivno obojene na vrhu. Raznobojne svijetle boje leptiri koriste za prepoznavanje jedinki svoje vrste. U pegastim moljcima ( Zygaenidae), koji imaju otrovnu hemolimfu, svijetla kontrastna boja krila i trbuha obavlja još jednu signalnu funkciju, što ukazuje na njihovu nejestivost za grabežljivce. Neki dnevni Lepidoptera pokazuju izvanrednu vanjsku sličnost sa dobro zaštićenim insektima, kao što je bodljivi Hymenoptera. U staklenim vitrinama ( Sesiidae) takva sličnost postiže se bojom trbuha i prozirnošću uskih krila na kojima su ljuske gotovo potpuno reducirane.

Glavni izvor hrane za leptire je nektar. Leteći s cvijeta na cvijet prilikom hranjenja, leptiri, zajedno sa dvokrilcima, Hymenoptera i bubama, aktivno učestvuju u oprašivanju biljaka. Važno je napomenuti da leptiri, koji imaju prilično dugačak proboscis, posjećuju cvijeće ne samo s otvorenim izvorima nektara, već i nektarom duboko skrivenim u ostrugama cvijeća ili na dnu cjevastog vjenčića i, shodno tome, nedostupnim drugim insektima. . Zbog svoje morfologije, cvjetovi mnogih karanfila i orhideja mogu se oprašiti samo lepidoptera. Neke tropske orhideje imaju posebne prilagodbe za oprašivanje cvijeća lepidoptera.

Osim nektara, mnogi leptiri voljno upijaju sok koji teče iz ranjenih stabala ili voća. Za vrelog ljetnog dana možete vidjeti veliki klasteri bijelci ( Pieridae) u blizini lokva. Ovdje lete i drugi lepidopteri, privučeni vodom. Mnogi dnevni leptiri često se hrane izmetom kičmenjaka. Bez obzira na to, afagija se javlja u najrazličitijim porodicama Lepidoptera: leptiri se ne hrane i njihov proboscis je smanjen. Među insektima s potpunom transformacijom, lepidoptera su jedina velika grupa u kojoj se tako često opaža prijelaz u afagiju.

Većina Lepidoptera vodi noćna slikaživota i samo su neke grupe aktivne tokom dana. Među potonjima, vodeće mjesto zauzimaju kljunovi, ili dnevni lepidoptera (Rhopalocera), grupa izuzetno bogata u tropima. Dnevni stil života također je karakterističan za štetočine jarkih boja ( Zygaenidae) i stakleno posuđe ( Sesiidae). Među ostalim porodicama lepidoptera palearktičke faune, sporadično se nalaze vrste s dnevnom aktivnošću. Neke merice ( Noctuidae), moljci ( Geometridae), moljci ( Pyralidae), valjci za lišće ( Tortricidae) aktivni su danonoćno, ali tokom dana ovi leptiri su najčešće aktivni po oblačnom vremenu ili na zasjenjenim mjestima.

Lepidoptera su insekti sa jasno izraženim polnim dimorfizmom, koji se očituje u strukturi antena i spojnog aparata krila, u prirodi šare krila i stepenu pubescencije trbuha. Najdemonstrativniji polni dimorfizam u uzorku krila uočen je i kod dnevnih i kod noćnih lepidoptera. Upečatljiv primjer seksualne razlike mogu biti uzrokovane bojama krila ciganski moljac (Ocneria dispar L.). Ženke ove vrste su velike, sa svijetlim, gotovo bijelim krilima; oštro se razlikuju od malih i vitkih mužjaka sa složenim smeđim uzorkom na krilima. Antene ženki ciganskog moljca su slabo češljane, dok su antene mužjaka snažno češljane. Spolni dimorfizam u boji krila može biti izražen u ultraljubičastom dijelu spektra i nevidljiv je ljudskom oku. Dakle, potpuno identični leptiri bijelog gloga ( Aporia crataegi L.) su zapravo dimorfne, a mužjaci se razlikuju od ženki po svojim ultraljubičastim uzorcima.

Ekstremni izraz seksualnog dimorfizma mogu biti vrećasti crvi ( Psychidae), neki moljci ( Geometridae), određene vrste moljca ( Lymantriidae) i valjci za lišće ( Tortricidae), u kojem ženke, za razliku od mužjaka, nemaju krila, ili imaju svoje rudimente. Ženke mnogih Lepidoptera luče mirisne supstance (feromone), čije mirise mužjaci detektuju olfaktornim receptorima. Osetljivost receptora je prilično visoka, a mužjaci detektuju miris ženke sa udaljenosti od nekoliko desetina, a ponekad i stotina metara.

Krichevsky G.E.

(“HiZh”, 2010, br. 11)

Prije 20-ak godina pokazalo se da je priroda u stanju stvoriti boju dugi niz milijuna godina bez posebnih obojenih supstanci - samo zahvaljujući uređenim strukturama vrlo malih veličina (nano-veličina). Ovaj mehanizam bojenja, za razliku od „hemijskog“, zasniva se samo na optičkim principima. Kada se svjetlost reflektira od nanoelemenata strukturiranih u više slojeva - rešetki, čipki, žljebova, tada, budući da su veličine ovih elemenata srazmjerne valnoj dužini svjetlosti, dolazi do interferencije, difrakcije i rasipanja valova - kao rezultat vidimo boju. Ova boja optičkog porijekla nazvana je "strukturna". Ispostavilo se da se, uz uobičajeni, prilično često nalazi u prirodi - u insektima, pticama, ribama, morski mekušci i biljke.

Strukturna obojenost postoji u prirodi otprilike 500 miliona godina. Može se smatrati da se prvi nagoveštaj koncepta „strukturne boje“ pojavio u 17. veku od prirodnjaka Roberta Hookea, u njegovoj knjizi „ Micrographia" Naučnik je izložio svoju teoriju boja i objasnio boju tankih slojeva refleksijom svjetlosti od njihove gornje i donje granice. Zapravo, ovo je bilo prvo spominjanje smetnji. Ispravno objašnjenje strukturalne obojenosti prvi je dao lord John William Strett Rayleigh 1917. godine. Izveo je formulu za izražavanje svojstava reflektirane svjetlosti pravilnih slojevitih struktura i tvrdio da boja dvostrukog kristala, starog napuklog stakla i pokrova buba i leptira nije posljedica pigmenta, već strukture ovih materijala. Rayleigh je također primijetio da se ovi "optički sistemi karakteriziraju veličinom srazmjernom talasnoj dužini upadne svjetlosti."

Sljedeći poticaj proučavanju strukturnog bojanja došao je od elektronske mikroskopije, koja se pojavila 30-40-ih godina dvadesetog stoljeća. Uz njegovu pomoć bilo je moguće proučavati strukturu perja, u kojem se tanki slojevi keratina izmjenjuju sa slojevima zraka, i dokazati da je to struktura koja uzrokuje duginu boju. Elektronska mikroskopija je takođe pokazala da su različite boje krila leptira iz porodice Morpho a drugi takođe nastaju zbog strukture vage (slika 1). Njihova veličina i geometrija ćelije određuju valnu dužinu reflektirane svjetlosti i njen intenzitet (u slučaju leptira Morpho vidimo plavo-plavu boju). U pravilu su to leptiri Morpho spomenuti kada je u pitanju strukturno bojenje. Mikroskopska struktura njihovih ljuski, kao i moljaca Urania, su najbolje proučeni (slika 2).

Sistematska proučavanja perja ptica, pokrivača insekata, krljušti i kože stanovnika mora i okeana nastavljaju se do danas. Ispostavilo se da u životinjskom svijetu postoje tri vrste bojanja: samo strukturno (leptiri Morpho), samo pigmentiran (kao leptir limunske trave) i strukturan u kombinaciji s pigmentacijom. Plava boja krila često nastaje strukturnim bojanjem, zbog ljuskica, ali ako im se doda žuti pigment, pojavljuje se dodatna zelena boja.

Zašto vidimo boju tamo gde nema pigmenta u boji? Kada svjetlost stupi u interakciju s tankim prozirnim filmom, dio se odbija od njegove vanjske površine, ostatak svjetlosti prolazi kroz film do njegove donje granice, ponovo se reflektira, prolazi kroz film do njegove gornje granice i spaja se s već reflektovanim filmom. svetlost sa površine (slika 3).

Budući da svjetlost putuje putanjom koja je jednaka debljini filma, val reflektiran od gornje ivice filma može, ali ne mora biti u fazi sa svjetlošću reflektovanom od donje ivice. U stvari, oba reflektirana toka, sa vanjske i unutrašnje površine ploče, se sabiraju ili oduzimaju. Ako se faze reflektirane svjetlosti od gornje i donje površine ne poklapaju, tada ne vidimo boju: to se naziva destruktivna interferencija. Kada se faze poklope, vidimo boju - to je konstruktivna interferencija (slika 4). Naravno, razlika u fazi dva tipa reflektovane svetlosti zavisiće od debljine filma, njegovog indeksa prelamanja, ugla osvetljenja i talasne dužine upadne svetlosti. Uz određenu debljinu filma, određeni indeks loma i polihromatsko osvjetljenje (bijelo svjetlo), možemo vidjeti samo jednu boju. U drugim slučajevima, na krilima i školjkama (slika 5) vidimo čitav spektar boja, uključujući duboku crnu i bijelu, preljevnu i opalescentu.

Rice. 4. Dvije vrste smetnji.

Sasvim je lako uočiti kako različiti uslovi utiču na prelamanje svetlosti i promene u strukturnoj boji. Na primjer, ako se na krilo leptira (sa strukturnom bojom) ispusti otapalo s drugačijim indeksom prelamanja od zraka, tada će se boja promijeniti, u skladu sa zakonima interferencije. Dakle, kap acetona (indeks loma 1,38, zrak - 1,0) mijenja boju krila iz plave u zelenu. Nakon što aceton ispari, boja se vraća. Ako se aceton zamijeni rastvaračem s indeksom loma od 1,56, blizu kutikule (ovo je gust sloj na površini ljuski), tada svi slojevi ljuske formiraju homogen optički sistem, smetnje će nestati zajedno sa strukturna boja - ostaje vidljiv samo smeđi melanin.

Veoma važna karakteristika optičkih svojstava je kako je organizovana periodična struktura (1D, 2D, 3D), odnosno u koliko smerova se može promeniti tok upadne svetlosti. Ako je u jednom ili dva smjera to je difrakciona rešetka, ako je u tri dimenzije to je volumetrijska struktura ili fotonski kristal. Ako je periodičnost trodimenzionalna (3D), onda vidimo boju bez obzira na ugao gledanja. Klasičan primjer fotonskog kristala je opal. Djeluje kao optički filter, a ova svojstva su odgovorna za svijetle i šarene boje opala koje vidimo. U prirodi su slične 3D strukture pronađene u hitinskim pokrivačima buba i na krilima afričkih leptira lastinog repa.

Postoje i strukturne varijacije u boji leptira, koji se nazivaju "obrnuti opal". To znači da umjesto čvrsto zbijenih kuglica, krila leptira imaju posebnu rešetku (mrežicu zanoktice) s rupama ispunjenim zrakom. Naravno, takve strukture su vrlo zanimljive, uključujući i za stvaranje nove vrste umjetnog fotonskog kristala. Umjetni fotonski kristali se široko koriste u optici, laserskoj tehnologiji i proizvodnji valovoda i elektronike.

Na primjer, već je opisana tehnologija za proizvodnju filmova sa strukturnim bojama iz koloidne otopine. U početku su nastali filmovi bili bijeli - svjetlost je bila jako raspršena zbog defekata u strukturi kristalnog filma. Ali onda su dodali čestice koje su apsorbirale raspršenu svjetlost i pojavio se strukturno plavi film. Usput, krilo leptira Morpho superhidrofobna, u kojoj nije inferiorna od lotosa, a i ovaj film je napravljen hidrofobnim. Mogućnost korištenja novog materijala je samočisteće obojene površine.

2009. godine istraživačka grupa na Univerzitetu Kalifornije (San Diego) dobila je nove polimerne materijale koji mijenjaju boju pod utjecajem magnetnog polja. U magnetskom polju, mikrosfere (nanočestice željeznog oksida) koje se dodaju polimeru su orijentirane na određeni način i formiraju fotonski kristal koji proizvodi boju. Moguće primjene ove tehnologije uključuju displeje, višekratni papir koji se može izbrisati, zaštitu vrijednosnih papira, ekološki prihvatljive pigmente, boje, kozmetiku, tiskarske boje itd.

U tekstilnoj proizvodnji mogu se pronaći primjeri slučajnih biomimetika. Dakle, određena periodičnost u površinskoj strukturi sintetičkih vlakana dovodi do zanimljivih boja i taktilnih efekata. Ova tkanina je napravljena u Japanu - zove se “ shingosen(što doslovno znači „novo sintetičko vlakno“ i u skladu je s nazivom poznate zbirke japanske srednjovjekovne poezije). Pojavila su se nova vlakna s nanostrukturiranom geometrijom površine. Posebna tehnologija predenja, uslovi presovanja taline ili rastvora polimera kroz kalupe i taloženje ne samo da daju povećanu gustinu vlakana, već i formiraju periodičnu strukturu na njihovoj površini. Zbog interferencije i rasipanja svjetlosti, takva vlakna su jarke i prelive boje, poput krila leptira. Osim toga, takva površinska struktura poboljšava vlaženje hidrofobnih sintetičkih vlakana.

Univerziteti (oba u Velikoj Britaniji) stvorili su vještačku strukturu, koja po svojim optičkim svojstvima i obliku, kao i rasporedu pojedinačnih elemenata nano veličine, odgovara krilima indonežanskog leptira Papilio blumei.

Ljuske na krilima P. blumei, koje određuju njihovu svijetlu boju, prekrivene su mrežom mikroskopskih udubljenja. " Za običnog čoveka Ljuske ovog tropskog leptira izgledaju jarko zelene, kaže jedan od autora studije, Mathias Kolle, ali kada se posmatra pomoću određene optičke opreme, izgledaju plave. Upravo to može objasniti evolucijsku neophodnost za pojavu ove vrste boja: leptir lako primjećuje svoje svijetloplave rođake, a grabežljivci vide samo zelene mrlje na zelenoj tropskoj pozadini.”

U svojim eksperimentima, autori su koristili nekoliko tehnologija za stvaranje tankih slojeva materijala (metode nanošenja atomskog sloja, nanošenje raspršivanjem i neke druge). Kao rezultat toga, formiran je analog površine vage s njihovim karakterističnim udubljenjima. Struktura je odozgo premazana naizmjeničnim slojevima oksida aluminija i titanijuma.

Prema naučnicima, jedinstvena optička svojstva rezultirajućih "vaga" omogućavaju njihovo korištenje za zaštitu vrijednosnih papira. „Naravno, još uvijek moramo optimizirati proizvodni proces takvih struktura, ali nadamo se da će u budućnosti zauzeti svoje mjesto na novčanicama i pasošima“, napominje g. Collet.

Ljuske P. blumei. Skala bar: 200 (gore) i 20 µm.

Krila leptira, njihova struktura i boja. Strukturno bojenje Optičko obojenje leptira objašnjenje za djecu

Invazija bijelih leptira u Udmurtiji

Obnavljanje šifre