基于蝴蝶鱗翅結(jié)構(gòu)的環(huán)境介質(zhì)檢測實驗與仿真研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)色作為一種特殊的生物物理現(xiàn)象,已經(jīng)引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。特別是 Morpho蝴蝶,其閃亮耀眼的藍(lán)色光芒在很遠(yuǎn)的地方都可以看見,這種顏色效應(yīng)是一種典型的結(jié)構(gòu)色,當(dāng)鱗翅處于不同的環(huán)境中時,其表面的光學(xué)特性會發(fā)生變化。
　　本文對 Morpho Didius蝴蝶對不同環(huán)境介質(zhì)的響應(yīng)特性進(jìn)行了研究。首先,利用基恩士顯微鏡對蝴蝶鱗翅在不同環(huán)境中的顏色進(jìn)行了觀察,發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)渭蛹状己鸵掖既芤旱谨[翅表面時,鱗翅的顏色會發(fā)生明顯變化。另外,通

2、過光學(xué)測試平臺對蝴蝶鱗翅樣品在不同環(huán)境下的反射光譜進(jìn)行測量,由結(jié)果可知,滴加不同的溶液時,鱗翅表面的反射光譜和對應(yīng)顏色發(fā)生明顯變化,并且經(jīng)過主元分析法處理之后差異更加明顯。而當(dāng)鱗翅周圍環(huán)境是有機(jī)蒸氣時,鱗翅表面的反射光譜和顏色改變微小,無法將不同的環(huán)境媒介區(qū)分開來,此時引入一種求取反射光譜相對改變量的方法,將不同介質(zhì)與通入載氣時的反射光譜求取差值,這種方法將不同介質(zhì)的差別進(jìn)行放大并且排除了載氣對測試的影響,可以將不同介質(zhì)進(jìn)行有效的區(qū)分。

3、
　　借助嚴(yán)格耦合波理論對仿 Morpho Didius蝴蝶鱗翅結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行了針對不同環(huán)境氛圍中特性的仿真分析。首先,在原模型基礎(chǔ)上建立了兩種簡化模型,對三種模型在不同環(huán)境氛圍下的反射光譜分析,發(fā)現(xiàn)非等寬非對稱模型敏感性最強且與鱗翅本身特性最為接近,選取該模型進(jìn)行深入分析。模型在橫向上形成了類光柵結(jié)構(gòu),在縱向上形成了多層薄膜結(jié)構(gòu),提取了形成這種結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)并分析了這些參數(shù)對蝴蝶鱗翅在可見光范圍內(nèi)反射特性的影響。與此同時,還針對