基于蝴蝶鱗翅結構的環(huán)境介質檢測實驗與仿真研究.pdf

1、結構色作為一種特殊的生物物理現象,已經引起了科學家們的廣泛關注。特別是 Morpho蝴蝶,其閃亮耀眼的藍色光芒在很遠的地方都可以看見,這種顏色效應是一種典型的結構色,當鱗翅處于不同的環(huán)境中時,其表面的光學特性會發(fā)生變化。
　　本文對 Morpho Didius蝴蝶對不同環(huán)境介質的響應特性進行了研究。首先,利用基恩士顯微鏡對蝴蝶鱗翅在不同環(huán)境中的顏色進行了觀察,發(fā)現當滴加甲醇和乙醇溶液到鱗翅表面時,鱗翅的顏色會發(fā)生明顯變化。另外,通

2、過光學測試平臺對蝴蝶鱗翅樣品在不同環(huán)境下的反射光譜進行測量,由結果可知,滴加不同的溶液時,鱗翅表面的反射光譜和對應顏色發(fā)生明顯變化,并且經過主元分析法處理之后差異更加明顯。而當鱗翅周圍環(huán)境是有機蒸氣時,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,將不同介質與通入載氣時的反射光譜求取差值,這種方法將不同介質的差別進行放大并且排除了載氣對測試的影響,可以將不同介質進行有效的區(qū)分。

3、
　　借助嚴格耦合波理論對仿 Morpho Didius蝴蝶鱗翅結構的模型進行了針對不同環(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,選取該模型進行深入分析。模型在橫向上形成了類光柵結構,在縱向上形成了多層薄膜結構,提取了形成這種結構的主要參數并分析了這些參數對蝴蝶鱗翅在可見光范圍內反射特性的影響。與此同時,還針對