Skip to content Skip to navigation

Doğadaki Yapısal Renkler

Dr. Mahir E. Ocak
17/07/2018 - 14:00

Metalik mavi renkli kelebekler, yanardöner renkli meyveler, altın rengi kabuğa sahip böcekler... Doğadaki pek çok bitki ve hayvan renkleriyle insanları kendine hayran bırakır. Peki, bu renklerin hiçbirinin kaynağının boyalar ya da pigmentler olmadığını biliyor muydunuz? Öyleyse bu ışıl ışıl parıldayan renkler nasıl ortaya çıkıyor?

Günlük hayatta çevremizi renklendirmek için kullandığımız boyalar ve pek çok organizmaya renk veren pigmentler, üzerlerine düşen ışığın bir kısmını soğurur bir kısmınıysa geri yansıtırlar. İnsan gözününü algıladığı renklerin kaynağı, cisimler tarafından soğrulmayan, yansıtılan ışıktır. Örneğin bir cisim üzerine düşen beyaz ışıktaki mavi ve kırmızı renkleri soğurup yeşil rengi yansıtıyorsa yeşil, mavi ve yeşil renkleri soğurup kırmızı rengi yansıtıyorsa kırmızı görünür. Eğer bir cisim üzerine düşen görünür ışığın tamamını yansıtıyorsa beyaz, tamamını soğuruyorsa siyah renklidir. Boyalar ve pigmentler renk vermeleri için insanlar ya da başka canlılar tarafından özel olarak sentezlenmiş kimyasal maddelerdir. Üretilmeleri için ileri seviyede kimya bilgisi ya da genler ve yüksek miktarda enerji gerekir. Doğadaki metalik, yanardöner renklerin kaynağıysa kimyasal maddeler değildir. Bitkiler ve hayvanlar bu renkleri çok daha basit maddeler kullanarak çok daha basit bir biçimde üretirler.

Tavuskuşlarının kuyruklarındaki boncukların mavisi ve böceklerin kabuklarının altın sarısı, yapısal renkler olarak adlandırılan renklerin örneklerindendir. Bu renklerin oluşmasını sağlayan şey ışığın yansıdığı yüzeylerin fiziksel yapısıdır. Nanometre ölçeğindeki bu yapılar, büyüklükleri görünür ışığın dalga boyuna yakın olduğu için ışıkla etkileşirler. Sonuçta belirli açılarda yansıyan bazı dalga boylarındaki ışık (bazı renkler) yıkıcı girişim sebebiyle yok olurken bazı dalga boylarındaki ışıksa yapıcı girişim sebebiyle güçlenir. Yüzeydeki yapıların büyüklüğü değiştikçe ortaya çıkan renkler de değişir.

Aynı renk ışık dalgalarının tepe ve çukur noktaları üst üste bindiğinde yapıcı girişim meydana gelir (solda) ve renk parlaklaşır. Bir ışık dalgasının tepe noktası diğer dalganın çukur noktasına denk geldiği durumdaysa yıkıcı girişim meydana gelir (sağda) ve renk soluklaşır.

Yapısal renkler, sadece canlıların üretebileceği renklerin çeşidini ve parlaklığını artırmakla kalmaz, aynı zamanda canlılara çeşitli avantajlar da sağlar. Yapısal renkleri üretmek için özel moleküller ya da yüksek miktarda enerji gerekmez. Aksine selüloz ya da parafin gibi bol bulunan malzemelerle yapısal renkleri veren yapıları oluşturmak mümkündür. Bu durum canlıların çevreye uyum sağlamasını kolaylaştırır.

Yapısal renklerin örneklerinden birine çiçek yapraklarında rastlanır. Yaprağın iç kısmındaki hücreler büyürken yaprakların yüzeyinde buruşukluklar ortaya çıkar. Bu yapılar, yüzeye çarpan ışık dalgalarının girişim yapmasına sebep olur. Buruşukluklar arasındaki mesafeye bağlı olarak ortaya çıkan renk değişir.

Aşağıda bu olayla ilgili, buruşuklukların periyodik olduğu varsayılarak çizilmiş, bir grafik görüyorsunuz.

Yüzeyden yansıyan ışıktaki bazı renkler parlaklaşırken bazılarıysa sönükleşir. Hangi kırınım açılarında parlaklığın azami seviyeye ulaşacağı dalga boyuna (λ) ve yüzeydeki buruşukluklar arasındaki mesafeye (Λ) bağlı olarak değişir. Grafikte kırmızı ve mavi renkler için parlaklığın kırınım açısına bağlı olarak değişimi gösteriliyor. 

Yapısal renkler, sadece insan gözünün algılayabildikleriyle sınırlı değildir. Örneğin insanlar morötesi ışığı algılayamazlar. Ancak pek çok çiçek yaprağı morötesi ışığın yapıcı girişim yapmasına ve insan gözü tarafından algılanamayan çeşitli renkler oluşturmasına sebep olur. Bu durumun nedeni, çiçeklerin tozlaşmasına (polenlerini çevreye yaymasına) yardımcı olan arıların morötesi ışığı algılayabilmesidir. Morötesi yanardöner renkler arıların dikkatini çekerek çiçeklerin çoğalmasına yardımcı olur.

 

Kaynak:
  • Wenzel, T. Ve Vignolini, S., “A flower’s nano-powers”, Physics World, Nisan 2018.

İlgili İçerikler

Fizik

Nobel Fizik Ödülü’nün 2019 yılı sahipleri Princeton Üniversitesinden James Peebles, Cenova Üniversitesinden Michel Mayor ve Cambridge Üniversitesinden Didier Queloz oldu.

Fizik

Bilim insanları, günlük hava tahmini için çeşitli gözlemler ve ölçümler yapar. Bunların arasında rüzgâr hızı ölçümleri de vardır. Rüzgârın hızını ölçen aletlere anemometre (rüzgârölçer) denir. Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak bir rüzgârölçer tasarlayacağız.

Fizik

Biyokütle ve Kömür Karışımlarından Sıvı Yakıt Üretimi (TRİJEN) projesi sayesinde Türkiye’nin linyit kömürleri sıvı akaryakıtlara ve değerli kimyasal maddelere dönüştürülebiliyor. Böylece düşük enerji içeriğine sahip linyit kömürlerinin etkin, verimli ve çevre dostu bir şekilde ekonomiye kazandırılması mümkün olabilecek.

Fizik

Bu yıl sekizincisi düzenlenen Breakthrough Ödülleri’nde temel fizik alanındaki ödülün sahibi ilk karadelik görüntüsünün elde edilmesi çalışmasını gerçekleştiren araştırmacılar oldu. Ödül kazanan araştırmacılar arasında Türk bilim insanı Prof. Dr. Feryal Özel de bulunuyor.

Fizik

Ay'a ulaşmamızı sağlayan en önemli teknolojilerden biri roketlerdi. Peki, roketler nasıl çalışıyor? Deneyler köşesinin bu etkinliğinde bir araba tasarlayarak Newton'un hareket yasalarını ve roketlerin çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Söz konusu elektronlar, protonlar gibi “noktasal” parçacıklar olduğunda aynı işaretli elektrik yüklerinin birbirini ittiği, zıt işaretli elektrik yüklerinin birbirini çektiği bilinir. Ancak çok sayıda elektrik yüklü noktasal parçacığın bir araya gelmesiyle oluşan “bileşke” parçacıklarda durum farklıdır. 

Fizik

Danimarkalı gökbilimci Ole Christensen Romer, ışık hızını belirlemek için çalışmalar yapan ilk bilim insanlarından biridir. Romer, yaptığı uzun süreli gözlemler sonucunda Jüpiter’in uydularından Io’nun iki tutulması arasında geçen zamanlarda farklılıklar tespit etti.

Fizik

Bu etkinliğimizde yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin farklı enerji türlerine dönüştüğünü gözlemleyebileceğimiz bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

James Watt’ın buhar motorunu keşfetmesi Sanayi Devrimi’nin başlangıcı olarak kabul edilir. James Watt, buhar motorunu madenlerde ortaya çıkan suyun dışarı pompalanması için etkili bir yöntem ararken geliştirdi. İlk yazımızda Arşimet, 12. yüzyılda yaşayan el-Cezeri ve 16. yüzyılda yaşayan Takiyüddin’in suyun yukarı taşınması için geliştirdikleri düzenekleri anlatmıştık.

Fizik

Uluslararası bir araştırma grubu, araçların arka kısımlarına hava püskürten cihazlar yerleştirerek hava sürtünmesini azaltmayı başardı. Dr. Ruiying Li ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmanın sonuçları Physical Review Fluids’te yayımlandı.