Transparente Schuppen 2

[Guppy]

Hallo

Der Blaue Morphofalter oder Himmelsfalter ist ein grosser Falter aus Süd-Amerika.
Ich konnte ihn in Surinam und Französisch-Guyana im Wald beobachten.
Die Schmetterlinge sind oft alleine, zu zweit oder in sehr kleinen Gruppen unterwegs.
Ist man im Wald und erblickt einen blauen Punkt, der verschwindet, einiges höher oder tiefer mehrfach wieder aufleuchtet und dann ist das Schauspiel vorbei.
Ja, das war dann z.B. ein Himmelsfalter der vorbeigeflogen ist.
Selbst wenn man die Kamera zur Hand hat, keine Chance ihn zu fotografieren.
Sein Flug geht mit jedem Flügelschlag weit nach oben oder nach unten,
da die Flügel nur auf der Innenseite Blau sind, sieht man beim Fliegen nur ein blaues Blinken, einmal oben einmal etwas weiter unten.

Unsere Eltern oder Grosseltern hatten sie oft eingerahmt an der Wand hängen, heute sieht man sie auch in Schmetterlingshäusern.

Unter dem Mikroskop ist viel blaues Chaos zu erkennen.
Möchte man die blauen Schuppen fotografieren kommt man etwas ins Trudeln.
Da ist im Bild viel Blau zu sehen, einiges an Strukturen, aber irgendwie ein Chaos.
Mehrfach habe ich diese Schuppen fotografisch gestackt, aber nie ein Bild erhalten, das die Schuppen klar zeigt, oder mir einleuchtend zeigt wie der Aufbau ist.

Bei diesem Bild zeige ich einen braunen Fleck (Schuppe) den ich mitten in dem blauen Chaos entdeckte.
Dadurch ist mir inzwischen klar, wie diese Schuppen aufgebaut sind.
Die obere Lage der Schuppen ist transparent und nicht blau.
Dies ist bei der braunen Schuppe gut erkennbar.
Die darunter liegende Schicht von Schuppen, ist ausser der braunen extrem blau.
An einigen Stellen, wo keine zweite durchsichtige Schuppenschicht darüber vorhanden ist, kann man die blauen Schuppen klar erkennen.
Die Struktur ist für das Blau verantwortlich (Schillerfarbe) und somit kann man Details (z.B. Aufbau) nicht so gut erkennen wie bei pigmentierten Schuppen.

Diese zweite, obere Lage der Schuppen ist einiges transparenter wie die transparenten Schuppen die ich hier zeigte:
viewtopic.php?f=149&t=155105

Das Bild erklärt einiges, ist aber nicht ganz so faszinierend, wie den Flug des Schmetterlings im Wald zu sehen.

Die Natur hat bei den Schmetterlingsschuppen einige unterschiedliche Konstruktionen zu bieten, die hoch interessant sind.
So sind Bilder von Schmetterlingsschuppen nicht nur schön, sondern sie sind auch interessant und können die Achtung vor der Natur stärken.

Nun bin ich gespannt, ob sich da jemand meldet, der sich verlässlich besser auskennt. Erklärungen sind willkommen.

Ist man an Schmetterlingen interessiert sollte man sich bei Verwandten, eventuell auf dem Dachboden oder Flohmärkten umsehen und auf keinen Fall solche bei Händlern erwerben!
Meine hier im Forum gezeigten Schmetterlingsschuppen stammen zur Hauptsache aus Nachlässen,
auch aus Nachlässen von einstigen Schmetterlingsfreunden (Schmetterlingssammler),
die inzwischen glücklicherweise am aussterben sind (oder nicht oder hoffentlich doch?).

Kurt

[Enrico]

Hallo Kurt,

die unzähligen feinen Strukturen erschweren das längere Betrachten, wie ich finde.

Chaos trifft es gut.

Aber dennoch hast Du diesen winzigen Ausschnitt des Flügels, in feiner Qualität auf den Sensor gebracht.

Die Farbabstufungen sind herrlich.

Tolle Arbeit !

[Nurnpaarbilder]

Hallo Kurt,

ein Bild, das mich nicht nur vom Detailgrad und Aufwand her beeindruckt, sondern zudem auch noch schön gestaltet ist. Toll gemacht.

[Gabi Buschmann]

Hallo, Kurt,

den Blauen Morpho kenne ich aus dem Schmetterlingshaus, ist
ein sehr schöner Falter und sein Blau ist wunderschön anzusehen.
Das was du zu den unterschiedlichen Schuppen schreibst, ist
sehr interessant, aber auch sehr speziell, für mich als "normale"
Makrofotografin schon fast zu speziell, um es im Einzelnen nach-
vollziehen zu können. Aber vielen Dank für diesen Einblick in
die Probleme, mit denen man beim Stacken in den Dimensionen der
Mikrofotografie zu kämpfen hat und das Foto der Schuppen, das
die erwähnte Transparenz der oben liegenden Schuppen sehr gut
erkennen lässt.

[jo_ru]

Hallo Kurt,

ein sehr interessanter Beitrag ist das, mit vielen guten Erklärungen und dem entsprechenden Bild.
In der Tat hatten meine Großeltern auch einen von irgendeinem Großonkel geschenkt bekommen und im Wohnzimmer hängen. Ob ihn wohl noch jmd. aus der Familie irgendwo hat?

[Sven A.]

Moin Kurt,
ich bin immer wieder fasziniert von deinen Schuppenfotos!
Es braucht sicher viel Erfahrung und Können, um solch klare Fotos in diesem ABM zu erstellen.
Ich bin also wie immer, sehr begeistert von diesem Ergebnis

Eine Weile habe ich mich mit optischen Phänomenen in der Natur befasst, aber ein Experte bin ich ganz sicher nicht!
Vielleicht darf ich mich dennoch dazu äußern, auch wenn für dich wohl wenig Neues dabei sein wird.

Damit aus weißem Sonnenlicht für uns sichtbare Farben entstehen, gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Die bekannteste dürfte die spektrale Aufspaltung des Lichtes sein, so wie bei einem Regenbogen oder an einem Prisma.
Des weiteren erscheinen uns Dinge farbig, weil deren Oberflächen einen Teil des weißen Sonnenlichtes absorbieren, quasi "verschlucken"
und nur eine Farbe reflektiert wird. Ein grünes Blatt reflektiert nur den grünen Anteil des Lichtes, während der Rest absorbiert wird.
So lernt man das in der Schule und diese Modelle sind auch meist anwendbar.

In der braunen Schuppe ist Melanin eingelagert. Dieses Pigment gibt ihr die braune Farbe.
Braun ist eine Mischung aus Rot und Grün, wie auch Schwarz. Bei dieser Betrachtung ist Schwarz keine Farbe,
sondern nur fehlendes (absorbiertes) Licht. Melanin-Pigmente können nur Brauntöne hervorrufen,
wobei es gelblich oder rötlich oder orange wirken kann. Die Farbe unserer Haut und der Haare wird beispielsweise davon bestimmt.
Diese Pigmente absorbieren einige Farbbanden und reflektieren andere. Absorbierte Farben werden in Wärmestrahlung gewandelt.
Die blaue Farbe wird also nicht von Pigmenten reflektiert. Wie du im deinem Text bereit bemerktest, entsteht das Blau an Strukturen.

Wie kann Farbe an Strukturen entstehen? Intereferenz wäre hier als Stichwort zu nennen. Wenn Lichtstrahren miteinander interferieren,
dann überlagern sich diese. Sie können sich dabei verstärken oder abschwächen oder gar gänzlich auslöschen.
Jeder von uns hat schon einmal die typischen Interferenzfarben gesehen, beispielsweise an Seifenblasen oder einem Ölfilm auf Wasser.
Hier wird das Licht an den zwei Flächen des Ölfilms reflektiert. Die dicke des Ölfilms entscheidet nun darüber,
bei welche Frequenz (Farbe) es zu einer Überlagerung kommt und ob sich diese Lichtwellen additiv überlagern, also verstärken.
bei andere Frequenzen (Farben) löschen diese sich gegenseitig aus. Dies kann man z.B. an frischen Libellenflügeln beobachten.

Beim Morphofalter spricht man von Stufeninterferenz. Das weiße Licht fällt hier auf winzige baumartige Strukturen.
Die Stufen dieser baumartigen Strukturen reflektieren alle Wellenlängen bzw. Farben.
Durch den Stufenabstand wird z.B. Grün auf verschiedenen Stufen reflektiert, so dass durch die Phasenverschiebung diese sich gegenseitig auslöschen.
Alle Farben des sichtbaren Lichtes löschen sich so gegenseitig aus, nur Blau nicht!
Da der jeweilige Stufenabstand dieser Strukturen um 225nm und die Wellenlänge von Blau das Doppelte beträgt, addieren sich die Wellen zweier Stufen.
Mit einem anderen Stufenabstand, könnte man auch jede andere Farbe in Phase bringen und verstärken und gleichzeitig alle anderen Farben auslöschen.
Diese Stufen lassen sich vermutlich nur mit REM darstellen, da zu klein.

Bleibt die Frage, wozu die transparenten Schuppen dienen? Da kann ich nur eine Vermutung anstellen.
Ich vermute, dass durch die tiefliegenden Baumstrukturen in den Furchen der Schuppen, der Effekt stark Blickwinkel abhängig ist,
so wie wir es von den Schillerfaltern kennen. Das Blau würden wir also nur in einem begrenzten Winkel wahrnehmen können.
Die darüber liegenden transparenten Schuppen, evtl. nur einfache runde Einkerbungen, würden das Blau in alle Richtungen streuen,
so dass auch bei seitlicher Ansicht wir das Blau wahrnehmen können, jedoch nicht so intensiv.
Das intensive Schillern wird man nur in einem schmalen Winkel sehen können. Da ich noch nie einen Morpho sah,
ist das reine Spekulation, denn vielleicht "schillert" er garnicht

Eine weitere Vermutung wäre, dass Polarisation eine Rolle spielt (Stichwort: Brewster-Winkel).
Möglicherweise ist das Licht besonders wenn es schillert, stark polarisiert.
Vielleicht möchtest du das einmal testen. Es reicht ja aus, den ganzen Flügel durch einen Polfilter zu betrachten.
So könnte evtl. blitzen mit polarisiertem Licht hilfreich sein, die Strukturen der blauen Schuppen besser darstellen zu können.
Bei vier Blitzgeräten müsstest du die Polarisation entsprechend an jedem Blitz anders einstellen (mit oder gegen die Flucht der Furchen)
Ein reduzierter Blauanteil könnte auch hilfreich sein, um die Strukturen besser herauszuarbeiten.

Nur der Vollständigkeit halber:
Eine weitere Möglichkeit die Farben weißen Lichtes sichtbar zu machen wäre Lichtbeugung mittels optischen Gittern,
also ebenfalls mit sehr kleinen Strukturen. Auch das kennen wir, wenn man durch beschlagene Brillengläser in eine Lichtquelle schaut
oder bei Dunkelheit im dichten Nebel und ein Auto begegnet. Dann kann man farbige Ringe um die Lichtquellen sehen.

Danke für deinen Beitrag
Viele Grüße
Sven

[Sven A.]

Nochmal Moin,
nachdem ich nun endlich die Suchmaschine wechselte, konnte ich auch "vernünftige" Seiten finden
Folgende Seite habe ich noch nicht vollständig gelesen aber sie erscheint mir vielversprechend.
So werden hier auch Aufnahmen der Flügelschuppen verschiedenster Falter (Auch Morpho ist dabei) im Querschnitt mit einem REM gezeigt, sehr aufschlussreich.
https://jeb.biologists.org/content/209/4/748

Die folgende Seite der Uni Hannover ist auch genial
Weiter unten gibt es Erklärungen und Bilder zu verschiedenen Strukturfarben.
https://www.itp.uni-hannover.de/fileadm ... trahl.html

Vielleicht magst du davon etwas in deinen Eingangstext mit einarbeiten, weil viele User nicht unbedingt die Antworten unter deinem Beitrag lesen.
Auch sind weiter führende Links von diesen Seiten interessant.

Viele Grüße
Sven (der sich in den nächsten Tagen sicher weiter mit diesen Webseiten auseinandersetzen wird)

[Corela]

Hallo Kurt,

deine Bilder faszinieren mich immer wieder.
Es ist schön, so staunen zu können über diese Naturphänome.
Vielen Dank fürs Zeigen und Erklären.

Quelltext des Beitrags (der sich in den nächsten Tagen sicher weiter mit diesen Webseiten auseinandersetzen wird)

Hallo Sven,

und sicher nicht vergisst, uns auf dem Laufenden zu halten
Danke für deine Erläuterungen.

[Guppy]

Hallo Sven

Vielen Dank für deine Zeilen, Ideen und Anregungen.
Ich benötige Zeit, um zu überlegen und prüfen, inwieweit ich da gehen soll.
Bei den Beleuchtungsmethoden bevorzuge ich hier im Forum weisses, nicht polarisiertes Licht, also möglichst natürlich.
Deine Ideen und Anregungen werde ich dennoch testen.

Kurt