Номер 1, страница 169, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Почему окраска крыльев некоторых птиц и насекомых меняется, если рассматривать их под разными углами?

1. Изменение окраски крыльев некоторых птиц (например, павлинов, колибри) и насекомых (например, бабочек морфо, жуков-скарабеев) при рассмотрении под разными углами объясняется физическим явлением, которое называется иризация или структурная окраска. В отличие от обычной пигментной окраски, которая основана на поглощении определенных длин волн света химическими веществами (пигментами), структурная окраска возникает из-за микроскопической структуры поверхности крыла.

Поверхность таких крыльев не гладкая, а покрыта сложными периодическими наноструктурами: это могут быть тончайшие прозрачные пленки, расположенные слоями, ряды микроскопических бороздок, чешуек или волосков. Размеры этих структур сопоставимы с длинами волн видимого света (примерно 400–700 нанометров).

Когда белый свет (состоящий из всех цветов радуги) падает на такую структурированную поверхность, он отражается от ее различных элементов — например, от верхней и нижней границ тонкого слоя или от соседних бороздок. Эти отраженные световые волны проходят разные пути и, встречаясь, накладываются друг на друга — интерферируют.

Результат интерференции зависит от разности хода волн ($ \Delta $).

• Если разность хода равна целому числу длин волн ($ \Delta = m\lambda $, где $ m $ — целое число), волны усиливают друг друга (конструктивная интерференция). В этом случае мы видим яркий цвет, соответствующий данной длине волны $ \lambda $.

• Если разность хода равна полуцелому числу длин волн ($ \Delta = (m + 1/2)\lambda $), волны гасят друг друга (деструктивная интерференция), и этот цвет не виден.

Ключевым моментом является то, что разность хода отраженных лучей зависит от угла, под которым свет падает на поверхность и под которым мы ее наблюдаем. При изменении угла зрения меняется и оптическая разность хода. В результате условие конструктивной интерференции начинает выполняться для другой длины волны. Поэтому цвет, который мы видим, плавно меняется при изменении угла обзора, создавая эффект радужного переливания. Это же явление можно наблюдать в мыльных пузырях, на поверхности бензиновой пленки в луже или на компакт-диске.

Ответ: Окраска крыльев некоторых птиц и насекомых меняется из-за интерференции света на микроскопических структурах их поверхности. Эти структуры (тонкие пленки, бороздки) вызывают усиление одних световых волн (цветов) и ослабление других. Поскольку результат интерференции (видимый цвет) зависит от угла наблюдения, при его изменении меняется и наблюдаемая окраска.