Spelen met licht

Kleur speelt in de natuur een belangrijke rol. Dieren pronken met felle tinten om partners aan te trekken en bloemen lokken er bestuivers mee. De knallende kleuren van gifkikkers waarschuwen roofdieren dat ze beter een ander maaltje kunnen verschalken. En de camouflage-artiesten van de natuur zijn met het juiste kleurenpalet haast niet te onderscheiden van hun omgeving. Zo foppen ze zowel prooi als belager.

Zichtbaar licht bevat een spectrum aan kleuren, variërend van violet tot rood. Deze afzonderlijke tinten zijn goed te zien in een regenboog of als licht door een prisma valt. Veel organismen of voorwerpen krijgen hun kleur door pigmenten. In planten bijvoorbeeld weerkaatsten de pigmenten groen licht en absorberen ze alle andere kleuren. Omdat wij een object waarnemen via het licht dat het reflecteert, zien we groene planten.

De natuur kent nog een manier om kleur te creëren: het spel van licht met microstructuren. Een veelvuldig bestudeerd voorbeeld van zo'n structurele kleur is de morpho, een prachtige blauwe vlinder uit de regenwouden van Zuid-Amerika. De vleugels zijn bezaaid met microscopische structuren die aan kerstbomen doen denken en het invallende licht weerkaatsen.

Natuurkundig gezien is licht een golf. De afstand tussen de toppen, de golflengte, is kenmerkend voor de kleur licht. Als twee lichtgolven elkaar tegenkomen vormen ze samen een nieuwe golf die de optelsom is van de oorspronkelijke golven. Hierbij treedt interferentie op, een verschijnsel waarbij de golven elkaar versterken of verzwakken.

Zijn de twee golven bijvoorbeeld identiek, en lopen ze gelijk, dan overlappen de toppen (en dalen) elkaar. De toppen van de resulterende lichtgolf zijn twee keer zo hoog en het licht is feller. Ontmoeten golven elkaar terwijl ze een halve golflengte verschoven zijn ten opzichte van elkaar, dan overlappen de toppen de dalen en dooft het licht uit (zie illustratie).

Bij de morpho interfereren de gereflecteerde lichtgolven afkomstig van de 'kerstbomen' met elkaar. Door de afstand tussen de 'takken' en de vorm van deze uitsteeksels lopen de weerkaatste blauwe lichtgolven gelijk, dus die versterken elkaar. Alle andere kleuren verzwakken elkaar, doven uit, verstrooien of worden geabsorbeerd. Het netto resultaat van dit lichtspel is een felblauwe vlinder.

Structurele kleuren zijn te herkennen aan de metalige gloed. Vaak hangt de kleur af van de hoek waaronder ze wordt waargenomen. Dit zogenoemde iriserende effect is ook te zien bij olie in een waterplas en bij opaal. Bij de morpho is dit effect niet erg sterk, maar een pauweveer bijvoorbeeld heeft structuren die meerdere kleuren of tinten veroorzaken.

Morphotex is de eerste door mensen gemaakte vezel met structurele kleuren. Geïnspireerd op de vlinder is de vezel gemaakt van vele kleurloze laagjes nylon en polyester. De dikte en afstand van de lagen zijn zo gekozen dat de iriserende kleuren ontstaan . Autofabrikant Nissan maakte er fraai textiel van om de stoelen van de Silvia Varietta Convertible mee te bekleden.

Een andere toepassing is de Mirasol-technologie die gebruikt wordt voor schermen van bijvoorbeeld mobiele telefoons. Een pixel bestaat hierbij uit een transparante laag met daaronder een beweegbaar spiegeltje. Door de afstand tussen de bovenlaag en de spiegel te variëren, reflecteert de pixel net als de morpho een bepaalde golflengte. Een voordeel is dat het scherm gebruikmaakt van gereflecteerd licht en zelf geen licht hoeft uit te zenden. Het scherm vraagt nagenoeg geen stroom en is ook in fel zonlicht goed zichtbaar.

Ylva Poelman schrijft tweewekelijks hoe het vernuft van de natuur leidt tot technische hoogstandjes.

De QR-code geeft toegang tot extra informatie op internet die ook rechtstreeks te vinden is via de blog van de bionische vrouw op www.trouw.nl/groen.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden