山蘭鳳蝶是澳大利亞的一種常見(jiàn)蝶,其雄性翅膀的顏色為異常亮麗的藍(lán)色,但周邊鑲嵌有黑色,其黑色部分越黑,藍(lán)色部分就越艷麗,在求偶競(jìng)爭(zhēng)中也就越有優(yōu)勢(shì)。專家們以前認(rèn)為,這是由于其中的黑色素吸收了大部分入射光所致。但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),這種蝴蝶不只是通過(guò)化學(xué)方式,更是通過(guò)物理方式,即一種特別的光學(xué)手段來(lái)使其黑色部分顯得更黑,因?yàn)樗谏氐奈⒓?xì)鱗片結(jié)構(gòu)能“捕捉”住光,由此創(chuàng)造出一種比黑色還黑的“超黑”。
許多動(dòng)物的鮮艷色彩或偽裝效果都不是僅用色素就能獲得的,還需要利用物理方法。例如,雄性孔雀的尾羽翠綠絢麗,這是因?yàn)槠渲邪l(fā)生了“建設(shè)性光學(xué)干涉效應(yīng)”所致,它們的羽毛中具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的微小蛋白質(zhì)能夠以特別的方式對(duì)光進(jìn)行反射,不需要的波長(zhǎng)都被消除掉了。
受此啟發(fā),英國(guó)埃克塞特大學(xué)的生物學(xué)家皮特·武庫(kù)希奇及其同事對(duì)山蘭鳳蝶進(jìn)行了研究,目的是探索它的機(jī)體結(jié)構(gòu)物能否把彩色消除掉而制造出深黑色,這與孔雀制造出絢爛色彩是同樣的機(jī)理,但導(dǎo)致的結(jié)果正相反。
研究者發(fā)現(xiàn),山蘭鳳蝶翅膀中的微細(xì)鱗片結(jié)構(gòu)是排列成許多直徑不超過(guò)1微米的小凹坑,猶如蜂巢。這種結(jié)構(gòu)能夠最大限度地利用介質(zhì)光折射率的不同而“捕捉”光。
光通過(guò)兩種不同折射率的介質(zhì)時(shí),會(huì)發(fā)生折射和虛化現(xiàn)象,其中一些光會(huì)被“捕捉”在密度較大的介質(zhì)中。水對(duì)空氣的光折射率之比為1.3:1,而山蘭鳳蝶機(jī)體組織對(duì)空氣的光折射率之比為1.6:1,這就使其中的色素能最大限度地吸收光。
研究者對(duì)這一推斷做了一次測(cè)試。他們把山蘭鳳蝶的翅膀浸到三溴甲烷溶液中,該種溶液的光折射率與山蘭鳳蝶翅膀機(jī)體組織的光折射率大致相同,結(jié)果其翅膀中的黑色部分真不那么黑了;在空氣中,其吸收光的比率超過(guò)了90%,但在三溴甲烷溶液中,這一數(shù)字只有50%多一點(diǎn)。
英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程師理查德·布朗在2002年曾用一種凹狀鎳磷合金膜衣料制造出與山蘭鳳蝶相似的“超黑”。他認(rèn)為“超黑”將成為今后的流行色,其最大的用途將是在光學(xué)設(shè)備上;同時(shí),那些對(duì)黑顏色不滿意的藝術(shù)家們也會(huì)對(duì)此感興趣。
下列圍繞“超黑”所作的表述,與文意不符的一項(xiàng)是
A.在求偶競(jìng)爭(zhēng)中,山蘭鳳蝶依靠翅膀周邊鑲嵌的“超黑”色彩,能夠更有效地吸引異性 蝴蝶。
B.以前專家認(rèn)為,“超黑”是由于山蘭鳳蝶翅膀中的黑色素吸收了大部分入射光所致,這種看法不夠確切。
C.山蘭鳳蝶主要是通過(guò)物理方式——一種特別的光學(xué)手段——來(lái)使其黑色部分變成“超黑”。
D.山蘭鳳蝶翅膀中包含黑色素的微細(xì)鱗片結(jié)構(gòu)能“捕捉”住光,因而能夠創(chuàng)造出一種比黑色還黑的“超黑”。
下列對(duì)于山蘭鳳蝶的色素能夠吸收光的機(jī)理的解說(shuō),錯(cuò)誤的一項(xiàng)是
A.當(dāng)光通過(guò)空氣投射到山蘭鳳蝶的機(jī)體時(shí),山蘭鳳蝶的機(jī)體結(jié)構(gòu)物就會(huì)把其中的彩色消除掉而強(qiáng)化黑色,從而制造出“超黑”。
B.山蘭鳳蝶翅膀中的微細(xì)鱗片,排列成許多直徑不超過(guò)l微米的小凹坑,這種蜂巢狀的結(jié)構(gòu)能夠在特定條件下最大限度地“捕捉”光。
C.光通過(guò)兩種不同的介質(zhì)時(shí),會(huì)發(fā)生折射和虛化現(xiàn)象,有些光就會(huì)被“捕捉”在密度較大的介質(zhì)中。
D.山蘭鳳蝶機(jī)體組織和空氣是兩種不同折射率的介質(zhì),其光折射率之比為1.6:1,這就使密度較大的山蘭鳳蝶機(jī)體組織的色素能最大限度地吸收光。
下列根據(jù)原文內(nèi)容所作的推斷,正確的一項(xiàng)是( )
A.動(dòng)物們僅用色素還不能獲得鮮艷色彩或偽裝效果,它們必須利用物理方法。
B.孔雀制造出絢爛色彩與山蘭鳳蝶制造“超黑”機(jī)理相同,不過(guò)它的做法不是消除彩色,制造黑色,而是消除黑色,制造彩色。
C.如果把山蘭鳳蝶的翅膀浸到水中,也會(huì)像浸到三溴甲烷溶液中一樣,使其翅膀中的黑色部分變得不黑。
D.人類仿造“超黑”的事例表明,動(dòng)物在啟發(fā)工程設(shè)計(jì)方面具有巨大價(jià)值,許多事情我們都能從自然中獲得啟示。
參考答案:
1.A(只限于雄性的山蘭鳳蝶)
2.C(“兩種不同的介質(zhì)”錯(cuò),應(yīng)為“兩種不同折射率的介質(zhì)”)
3.D( A項(xiàng)否定了色素的作用。B項(xiàng).孔雀和山蘭鳳蝶獲得色彩的機(jī)理相同,結(jié)果相反,但做法不是清除黑色,制造彩色。C項(xiàng),如果把山蘭鳳蝶的翅膀浸到水中,不會(huì)出現(xiàn)同樣的結(jié)果)