Die Physik der Farben

1. Die Physik der Farben Christof Aegerter

2. Elektromagnetische Wellen (Spektrum)

3. Additive/Subtraktive Farbmischung

4. Pigmente – Chemie der Farben

5. Absorption im Auge – Biologie der Farben

6. Farbmischpalette

7. Rayleigh Streuung (blauer Himmel) Streu-Querschnitt geht mit w4

8. Warum werden blaue Augen rezessiv vererbt? Es gibt kein blaues Pigment! Blaue Augen sind durch Rayleigh Streuung gefärbt. Das Fehlen des Pigments muss darum bei beiden Allelen vorliegen

9. Die blaue Färbung von Morpho Menelaus: Ist KEIN Pigment

10. Machen wir ein Experiment:

11. Wenn der Alkohol weg ist ist er wieder blau

12. Mit der richtigen Flüssigkeit wird er transparent!

13. Auf kleinen Skalen hat der Flügel periodische Strukturen, die das Licht brechen und relektieren 30 mm 1.6 mm 1.5 mm

15. Cuticle is secreted from the ER… Ghiradella, J. Morphology (1989)

16. Je nach Wegunterschied, interferiert das Licht konstruktiv oder destruktiv

17. Wenn die Dicke der Schicht etwa der Wellenlänge entspricht, kann Interferenz auftreten konstruktive Interferenz destruktive Interferenz Wenn wir die Lichtpfadlänge berechnen erhalten wir konstruktive Interferenz für (m+1/2) l = 2 d n

19. Die Spektrale Auflösung wird schärfer wenn wir mehrere Schichten hintereinander schalten

20. Für viele Schichten in Reihe ergibt das eine scharfe Reflektivität für bestimmte Wellenlängen

21. Andere Beispiele von Interferenzfarben

22. Künstlich hergestellte Interferenzfarben http://hellomaterialsblog.ddc.dk/2013/05/13/chromic-phenomena-colour-and-light-manipulation-in-materials-inspired-by-nature/

23. Zusammenspiel von Pigmenten und Interferenzfarben • Saenko S., Teyssier J., van der Marel D. & M. C. MilinkovitchPrecise co-localisation of interacting structural and pigmentary elements generates extensive colour pattern variation in Phelsuma lizardsBMC Biology 2013, 11: 105

25. Dies kommt häufig in Fluoreszenz-Mikroskopen zum Einsatz. Dazu wird ein dichroider Spiegel benützt. Dichroider Spiegel reflektiert das anregende (blaue) Licht und lässt das emittierte (grüne) Licht durch

26. Der gleiche Effekt verleiht Seifenblasen und CDs ihren Schimmer

27. Benützen einer CD als Spektrometer

28. http://www.olympusmicro.com/primer/lightandcolor/lightsourcesintro.htmlhttp://www.olympusmicro.com/primer/lightandcolor/lightsourcesintro.html

29. Opale zeigen auch Interferenzfarben – kommt durch periodische Anordnung kleiner Teilchen

30. Bragg-Peaks I(q) = d(Ghkl)

31. Fourier-Transformation eines Gitters

32. Röntgenbeugung Winkel gibt zusammen mit P den Durchmesser der Helix P q Abstand proportional zu 1/P

33. Beugungsmuster von B-DNA

34. Ordnung entsteht natürlich bei hoher Konzentration - Kolloidkristalle

35. Gibt eine schöne Brücke zur Entropie: Der Kristall ist der Zustand maximaler Entropie! Mehr mögliche mikroskopische Zustände im Kristall durch höhere Packungsdichte. Illustration von Boltzmann’s Entropie, wo die Wahrscheinlichkeit W die Anzahl der mikroskopischen Zustände für einen gegebenen Makrozustand ist

36. Kristallisation von harten Kugeln https://www.sciencemag.org/content/292/5515/258.full

39. Der “Glory-Effekt” oder Heiligenschein Das ist ein Beugungsmuster und kein Regen-bogen! Die Winkelöffnung ist durch die Teilchengrösse gegeben

40. Regenbogen

41. Einzelner Regentropfen

44. Navigation mit Polarization: Wüstenameise Cataglyphis • http://www.sciencemag.org/content/vol312/issue5782/images/data/1965/DC1/1126912s1.mov

45. Schnelle Rückkehr zum Nest R. Wehner, Schweiz Med Wochenschr 2000;130: Nr 8

46. Polarization durch Streuung im Himmel (Rayleigh Streuung)

47. Polarisationsmuster

48. Streuung vor allem im Blauen – gibt die Farbe des Himmels

49. Anatomie der Ameisenaugen zum Polarisationssehen

50. Geordnete Strukturen um polarisiertes Licht zu sehen