Hayvan reflektörleri - Animal reflectors

Hayvan reflektörleri veya aynalar birçok hayvan türünün hayatta kalması için önemlidir ve bazı durumlarda, geliştiren mühendisler tarafından taklit edilmiştir. fotonik kristaller. Örnekler, gümüşi balıkların pulları ve tapetum lucidum bu neden olur göz kamaştırıcı sklera kullanan köpek ve kediler. Tüm bu reflektörler, dalga boyundan daha küçük boyutlara sahip çok katmanlı yapılarda ışığın girişimiyle çalışır, bu nedenle fotonik kristaller olarak sınıflandırılabilir. Diğer hayvan fotonik kristalleri, dar spektrumları yansıtacak şekilde gelişti. hayvan boyama.

Hayvan reflektörlerinin işlevleri

Kamuflaj

Gümüşi balıkların pulları, kanattan gelen ışığı yansıtarak bir avcı tarafından tespit edilmesini zorlaştırır, çünkü yansıyan ışık, avın yokluğunda gelen ışığa benzer (Şekil 1).

Odaklanma ışığı

Tarak (Pecten) gibi bazı çift kabuklu yumuşakçaların gözleri, retinada bir görüntü oluşturmak için gözün arkasındaki içbükey bir ayna, argentea kullanır. Derin deniz ostrakod Gigantocypris'in parabolik reflektörlü gözleri vardır. Karides ve ıstakoz gibi uzun gövdeli dekapodlu kabukluların bileşik gözleri, kare kutularda aynaları kullanır. [1]

Retina hassasiyetinin artması

Çoğu gece omurgalılarının bir yansıması vardır. tapetum lucidum retinanın arkasında 'göz kamaştırıcı kedilerde ve köpeklerde görülür. Fotoreseptörler tarafından absorbe edilmeyen gelen fotonlar geri yansıtılarak absorbe edilme ve sinir sinyalleri üretme şansları artar.

Yansıma mekanizmaları

A. Kedinin tapetumunun hücreleri, yaklaşık λ / 2 aralıklı rodlet dizileri içerir.[2] B. Farklı kafes düzlemleri farklı aralıklara sahiptir ve farklı dalga boylarını yansıtır.[3] C. Rodletlerin farklı alanları, geniş bir spektral aralık ile genel bir yansıma sağlamak için farklı dalga boylarını yansıtır.

Schultze, 1872'de, Carnivora tapetasının çok katmanlı yapısının yansımasının müdahale yoluyla olduğunu şüphesiz belirtti.[4] Rayleigh (1887), ince şeffaf katmanlardan oluşan bir reflektörün tek bir katmandan daha güçlü yansıtacağından bahsetmektedir.[5] ancak yalnızca 1917'de matematiksel bir analiz yayınladı.[6] Çok katmanlı reflektörler 1950'lerde mühendisler tarafından yapılmıştır (bkz. dielektrik ayna ) ve 1966'da M.F. Land, elektron mikroskobu, optik ölçümler ve teorinin net bir açıklamasını içeren bir hayvan reflektörünün tam bir analizini yayınladı. [7]

Tek boyutlu çok katmanlı yapıya sahip reflektörler

Hayvan çok katmanlı reflektörler, insan yapımı ile aynı şekilde çalışır dielektrik ayna (veya Bragg aynası), yüksek ve düşük kırılma indisine sahip alternatif katmanlardan oluşur; her katmanın kalınlığı, dalga boyunun en güçlü şekilde yansıyan 1 / 4'üdür.[8] Geniş bir dalgaboyu aralığını yansıtmak için, aralık yığının kalınlığına göre değişmelidir.[9] Değişken düz guanin kristalleri (kırılma indisi, n = 1.83) ve sitoplazma (n ≈ 1.33) katmanlarından oluşan reflektörler, balık pullarında ve elasmobranch'ların gözlerinin tapetasında bağımsız olarak evrimleşmiştir (Gur 2017). Çalı bebeği Galago crassicaudatus'un tapetumu benzer bir yapıya sahiptir, ancak riboflavin kristalleri içerir (n = 1.73).

İki boyutlu yapıya sahip reflektörler

tapetum nın-nin Carnivora (kediler, köpekler, aslanlar vb.) dikkat çekici derecede düzenli rodlet dizileri içerir ve kafesin düzlemlerinden ışığı yansıtır. Bragg Yasası (Şekil 2A). Rodletlerin her bir alanı farklı bir aralığa sahiptir ve ana düzlemden farklı bir rengi yansıtır (Şekil 2B'de yatay gösterilmiştir), bu nedenle neredeyse paralel aydınlatma ile farklı renklerde noktalar görülür (Şekil 1C). Birçok eğimde kafes düzlemleri olduğu için, tapetum bir bütün olarak dağınık bir şekilde yansır ve neredeyse hiç yanardöner değildir.

Referanslar

  1. ^ Land, M.F. (2000) Ayna optikli gözler. Journal of Optics A - Pure and Applied Optics 2 (6) R44-R50.
  2. ^ Pedler, C. (1963). Tapetum selülozun ince yapısı. Expl Eye Res. 2.189-19
  3. ^ Coles, J.A. (1971) Kedi gözündeki tapetum lucidum'un bazı yansıtıcı özellikleri. J. Physiol. (Lond.), 212, 393-409
  4. ^ Schultze, M. (1872). Uber das Tapetum in der Choriodes des Auges der Raubthiere. Sitzungsberichte der niederrheinischen Gesellschaft für Natur- und Heilkunde, 29, 215-216.
  5. ^ Rayleigh, 3. Baron (1887) XVII. Titreşimlerin çift frekanslı kuvvetlerle korunması ve dalgaların periyodik bir yapıya sahip bir ortamdan yayılması hakkında. Phil. Mag. Seri 5, cilt 24 No. 147, 145-159, doi:10.1080/14786448708628074.
  6. ^ Rayleigh, 3. Baron (1917). Işığın düzenli olarak tabakalaşmış bir ortamdan yansıması üzerine. Proc. R. Soc. A, 93.565-577.
  7. ^ Kara, M.F. (1966) Fisto gözünde çok katmanlı bir girişim reflektörü. J. Exp. Biol. 45, 433-447.
  8. ^ Huxley, A.F. (1968) Işığın çok katmanlı yapılar tarafından yansımasının teorik bir incelemesi. J. Exp. Biol. 48 (2) 227-245.
  9. ^ Kara, M.F. (1972) Hayvan reflektörlerinin fiziği ve biyolojisi. Prog. Biophys. Mol. Biol. 24, 75-106.