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

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde basit bir kondansatör tasarlayıp birçok elektrik devresinde kullanılan bu elektronik devre elemanının çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında güneş enerjisi geliyor. Ancak güneş ışığından aldığı enerjiyi elektriğe dönüştüren geleneksel fotovoltaik gözeler sadece gündüzleri çalışıyor. Gündüzleri elde edilen enerjiyi geceleri kullanabilmek içinse başka enerji biçimlerine dönüştürüp depolamak gerekiyor.

Fizik

Fren pedalına hafif bir dokunmayla, yüklü bir kamyonun nasıl durduğunu öğrenmek ister misiniz? Sürücü tarafından fren pedalına uygulanan kuvvet, fren hidroliği tarafından balatalara iletilir. Balatalar da tekerleklerle bağlantılı fren disklerini sıkıştırarak aracın yavaşlamasını ve durmasını sağlar.

Fizik

Yarasalar ilgi çekici bir özelliğe sahip: Ses dalgalarını kullanarak tamamen karanlık bir ortamda çevrelerindeki nesnelerin yerini belirleyebiliyorlar. Görme engelli bazı insanların da bu özelliğe sahip olduğu biliniyor.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler kullanarak elektrik enerjisi elde edip enerjiyi ışık, hareket ve ses enerjisine dönüştüren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Su, elektrik enerjisi kullanılmadan bulunduğu yerden daha yükseğe nasıl taşınabilir? Arşimet bu sorunu milattan önce üçüncü yüzyılda icat ettiği Arşimet vidası ile çözmüştü. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde, Arşimet vidası tasarlayarak suyu yukarı taşımak amacıyla kullanılabilecek bir pompa yapıyoruz.

Fizik

Bilim Genç olarak ODTÜ Saçılmalı Demet Hattı ve İVME-R’de yürütülen çalışmalarla ilgili ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi ve İVME-R Müdürü Prof. Dr. Bilge Demirköz ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Bundan yüzyıllar önce Dünya’nın kendi etrafında dönüp dönmediği, ayrıca Dünya’nın mı Güneş’in etrafında yoksa Güneş’in mi Dünya’nın etrafında dolandığı bilim insanları arasındaki en hararetli tartışma konularından biriydi. 

Fizik

Rice Üniversitesinde Prof. Dr. James M. Tour önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, karbon içeren atıklardan grafen üretmeye imkân veren bir yöntem geliştirdi. Araştırma ile ilgili makale Nature’da yayımlandı.

Fizik

Gençleri bilim insanlarıyla bir masa etrafında buluşturan TÜBİTAK Bilim Genç Kafe 11 Şubat Uluslararası Bilimde Kadınlar ve Kız Çocukları Günü’nde Ankara, İstanbul ve Samsun’da düzenleniyor. Etkinliğin Ankara’daki konuğu 2019 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’nü kazanan Dr. Öğr. Üyesi Emine Ülkü Sarıtaş.