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愚風科普(4):從野地的花到孔雀開屏

(2009-08-26 07:58:05) 下一個


自然界的動植物,從從野地的小花到美麗的孔雀,其外衣的華麗都常常讓我們驚奇。如果您仔細觀看,它們的顏色比人工顏料染製的物品漂亮得多。它們不僅色彩亮麗,而且色譜豐富,在不同顏色區間的邊界上,顏色過渡柔和、精細。

科學家最新的研究成果發現:原來在這些色彩斑斕的造物的表麵,有一個奇妙的角質層,是由無數角質細胞組成的規則陣列結構。這些透明的角質結構單元,在表皮空間組成具有複雜周期結構的圖案,包含了變化豐富的空間周期成分。這個陣列結構對太陽光有十分奇妙的反射效果:特定的空間周期隻能容許特定顏色(即頻率)的光通行。於是就形成了外麵美麗的色彩圖案。

在當代凝聚態物理學和材料科學中,這種角質陣列被稱為光子晶體。光子晶體與人工染料對光的響應機理截然不同。光子晶體顯示顏色是基於對光的反射,而且這種反射的效率極高,可以輕易達到
100%的反射率,因此顏色十分亮麗;相反,人工染製品則主要通過光的吸收顯示顏色,比較黯淡。

科學家們試圖利用這種機理開發新一代反光、發光器件。他們在實驗室裏通過超細微加工技術,將材料的納米顆粒排成陣列,模擬天然的光子晶體。這樣做成的反光器件可以應用在諸如電視、計算機顯示屏之類的許多電器設備上,不僅顏色鮮豔,而且高效節能。但是,目前為止,人工製做的光子晶體,其陣列的結構簡陋,周期成分單調,發光的顏色也就很單一,價格卻極其昂貴。要製成像野地的花和孔雀羽毛那樣的光子晶體,恐怕還遙遙無期。所以,主耶穌說:“然而我告訴你們,就是所羅門極榮華的時候,他所穿戴的,還不如這花一朵呢!”

讚美主吧,祂是那太初就有的道,凡被造的沒有一樣不是借著祂造的。



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