大家好，我们今天的话题是「什么是结构色？」。
除了自发光的颜色，生活中的颜色主要包括色素颜色（比如花的颜色），以及结构色（比如孔雀羽毛的颜色）。
△ 色素色与结构色
我们先来看看色素的颜色。大家知道我们通常看到的白光其实是由很多颜色组成的，下图中展示的是牛顿用棱镜将太阳光分解为多种颜色光的实验。
△ 牛顿用棱镜将太阳光分解为多种颜色光
刚才说过，大部分花朵的颜色都是由色素造成的。当白光照射到一朵黄花上时，除了黄光，其他颜色的光都被花吸收，只有黄光反射到我们眼睛里面，因此我们看到花是黄色的。而且不论你从哪个角度观察这朵黄花，它的颜色都不会改变，这是色素颜色的特点。
△ 花朵的色素色
对于结构色，生活中最常见的例子可能是光盘：从不同角度看一张光盘，我们能看到不同的颜色。这种随观察角度改变而变化的颜色叫虹彩色。
△ 光盘的虹彩色
把光盘放到显微镜下，我们可以看到光盘表面规则排列的微小结构，这些结构也就是光盘上记录的数据。正是因为这些微小结构，造成了光盘的结构色。
△ 50倍镜下的光盘
但并不是所有结构色都是虹彩色。比如东蓝鸲蓝色羽毛的颜色也来自结构色，但不会随观察角度改变而改变。这种蓝色是由无规则的微观结构使光发生散射造成的。
△ 东蓝鸲以及蓝色羽毛的无序微观结构
下面我们更深入地了解一下大自然的结构色。第一种结构色产生的机理是光的单层薄膜干涉，这里要求薄膜的厚度非常薄。生活中经常看到的例子是油膜在水面的颜色。不同颜色的光在不同入射角度、不同的油膜厚度发生干涉，就造成了油膜的丰富色彩。
△ 单层薄膜干涉示意图（左）和水杉种子中的油在水面形成的薄膜干涉（右）
很多昆虫的翅膀也很薄，可以发生薄膜干涉，比如图中的两种昆虫。下次如果你再见到一些长翅膀的小昆虫，留意一下它们的翅膀是否有漂亮的虹彩色。
△ 昆虫翅膀上漂亮的虹彩色
有一种蝴蝶叫青凤蝶，翅膀上有漂亮的绿斑，而绿斑上有透明的鳞片。这些鳞片也会起到薄膜干涉的作用，让绿斑的颜色更鲜艳。用显微镜观察红框的区域，透明鳞片产生的绿色光泽更加明显。
△ 青凤蝶与显微镜下的透明鳞片
△ 显微镜下的青凤蝶翅膀，对应上图红框区域
另一种结构色的产生机理是光在多层薄膜中发生干涉，多层薄膜是由两种折射率不同的物质交替叠加而成。
△ 多层薄膜干涉示意图
对于大部分有金属光泽的甲壳虫，它们的外壳中包含多层薄膜结构。用电子显微镜观察吉丁虫外壳的截面，就可以看到微观的多层结构。
△ 具有金属光泽的吉丁虫（左）
外壳截面的电子显微图片（右）
另外霓虹脂鲤身上的闪亮蓝带也是因为细胞中的多层结构，下图右下方是逐级放大的示意图，最右面一张示意图展示了细胞中的多层结构。
△ 霓虹脂鲤的闪亮蓝带由细胞中的多层薄膜导致
还有一种结构色是由光子晶体造成的，所谓光子晶体就是由两种折射率不同的物质周期性排布形成的微观结构。
孔雀羽毛的结构色来自羽毛内部的光子晶体结构，右边大家看到的是孔雀羽毛羽小枝横截面的电子显微镜图片，可以看到周期结构，也就是光子晶体。
△ 孔雀开屏（左）
电子显微镜下的羽毛截面（右）
另外黑嘴喜鹊的尾部羽毛也有虹彩色，也是由光子晶体造成的，观察右边羽小枝横截面的电子显微图片，可以看到羽毛中周期排布的柱状气孔。
△ 黑嘴喜鹊（左）
电子显微镜下的尾部羽毛截面（右）
很多生物可以变色也和结构色有关。比如豹变色龙在放松状态时身体上的绿色会在受激状态下变成黄色。而导致这种变化的原因是皮肤中的光子晶体从比较紧密的排列变为比较松散的排列。
△ 豹变色龙的变色原理
来源：美丽科学BOS
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