Vì sao lông chim quý có màu xanh chủ đạo?

Màu xanh tươi trên lông các loài chim quý không phải là màu tự nhiên của lông vũ mà là do hiệu ứng ánh sáng tạo ra khi bị phân tán trên bề mặt các lớp lông của chim.

Bề mặt các lớp lông chim được sắp xếp một cách ngẫu nhiên thành các cấu trúc phức tạp có khả năng phân tán ánh sáng. Chính hiệu ứng "tạo màu giả trên cấu trúc" này đã tạo ra màu xanh trên lông của các loài chim quý hiếm, ví dụ như loài Indigo Bunting trong bức ảnh phía dưới.

Chim Indigo Bunting

Con người cũng có khả năng tạo ra hiệu ứng "tạo màu từ cấu trúc bề mặt" như trên, song cả tự nhiên lẫn con người đều không thể tạo ra màu đỏ thông qua cơ chế quang học này. Một nghiên cứu mới đây đã giải thích hiện tượng loại trừ các bước sóng lớn và đưa ra các loại vật liệu thiết kế có thể tạo ra màu đỏ trên mắt của tất cả mọi người.

Các màu tạo thành từ cấu trúc bề mặt là các màu sinh ra từ các vi-cấu trúc trên bề mặt vật liệu. Ánh sáng khi phản chiếu từ các bề mặt này sẽ cộng hưởng khiến cho một số bước sóng (liên quan đến sự phân tách giữa các thành phần của cấu trúc) trở nên nổi trội hơn trong quá trình phân tán ánh sáng. Nếu như cấu trúc này có bố cục trật tự giống như các tinh thể, vật liệu tạo màu khi có ánh sáng phản chiếu sẽ tạo ra bề mặt "ngũ sắc" – tức là màu sắc thay đổi tùy theo góc nhìn của bạn.

Chim xanh Blue Bird

Ngược lại, khi cấu trúc phản chiếu được sắp xếp một cách ngẫu nhiên (ví dụ như lông chim hoặc lớp vỏ trên một số loài bọ màu tím), màu sắc sẽ được giữ nguyên khi nhìn bất cứ góc độ nào.

Giáo sư Sofia Magkiriadou tại Đại học Harvard và các đồng nghiệp đã tìm ra rằng các bề mặt tạo màu không phụ thuộc vào góc nhìn không bao giờ tạo ra các sắc đỏ, da cam và vàng. Để tìm ra lý do, họ đã nghiên cứu ánh sáng phân tán từ một loại "kính photon" bao gồm nhiều hạt nhựa có kích cỡ khác nhau. Với các bề mặt có các hạt kích cỡ nhỏ – ánh sáng phản chiếu thu được chủ yếu bao gồm các bước sóng màu xanh tương ứng với sự phân tách từ hạt này sang hạt khác ở mức trung bình.

Ngược lại, với các hạt cỡ lớn, các sóng ánh sáng đỏ (do phân tán) được dự đoán sẽ tạo ra màu chủ đạo. Song, chúng lại bị bao phủ bởi một đỉnh sóng thứ hai màu xanh (bao gồm các ánh sáng đi vào từng hạt nhựa và phản chiếu trực tiếp lại). Sự phản chiếu ngược này thường thấy ở tia cực tím, nhưng lại xảy ra với các bước sóng nhìn thấy được trên các hạt lớn. Bởi vậy, để tạo ra các bề mặt có thể phản chiếu ánh sáng đỏ, theo các nhà khoa học tại Harvard, con người sẽ cần tạo ra các bề mặt có thể tránh hiện tượng phản chiếu ngược nói trên.

Tham khảo: Physics.