En ny studie ledd av forskare från University of Bristol har avslöjat varför blått och grönt är de ljusaste färgerna i naturen, och låser upp hemligheterna bakom den iögonfallande livligheten i den naturliga världen.

Forskningen, publicerad i tidskriften Nature Communications, använde beräkningsmodellering för att simulera hur ljus interagerar med strukturen hos olika material, såsom löv och blommor. Teamet fann att de molekylära strukturerna hos dessa material får dem att reflektera blått och grönt ljus mer effektivt än andra färger, vilket gör att de ser ljusare ut för våra ögon.

"Vi har upptäckt en grundläggande princip som förklarar varför vissa färger är ljusare än andra i naturen", säger professor Ullrich Steiner, medförfattare till studien från University of Bristols School of Physics. "Denna princip bygger på samspelet mellan ljusspridning och absorption, och den gäller för ett brett utbud av naturliga material, från växter till djur."

Teamets resultat har viktiga konsekvenser för vår förståelse av den naturliga världen och kan användas för att utveckla ny teknik som efterliknar hur naturen skapar levande färger.

Varför är blått och grönt de ljusaste färgerna i naturen?

Svaret på denna fråga ligger i ljusets fysik och materialens struktur.

Ljus är en form av elektromagnetisk strålning och består av ett spektrum av färger. Varje ljusfärg har olika våglängder, och det mänskliga ögat kan uppfatta olika färger genom att detektera dessa olika våglängder.

När ljus träffar ett föremål kan det absorberas, reflekteras eller sprids. Färgen på ett föremål beror på vilka våglängder av ljus det absorberar och vilka våglängder det reflekterar.

När det gäller blåa och gröna föremål får de molekylära strukturerna i dessa material att de reflekterar blått och grönt ljus mer effektivt än andra färger. Detta innebär att mer blått och grönt ljus reflekteras tillbaka till våra ögon, vilket gör att dessa färger ser ljusare ut.

De molekylära strukturerna hos blå och gröna föremål består vanligtvis av upprepade mönster av atomer eller molekyler. Dessa mönster skapar små "antenner" som är inställda på specifika våglängder av ljus. När ljus träffar dessa antenner sprids det resonant, vilket betyder att det förstärks och reflekteras tillbaka i samma riktning.

Denna resonansspridningseffekt är det som gör att blå och gröna föremål ser så ljusa ut. Det är också det som ger dessa färger deras karakteristiska skimmer och iris.

Däremot absorberar röda och gula föremål blått och grönt ljus mer effektivt än andra färger. Detta innebär att mindre blått och grönt ljus reflekteras tillbaka till våra ögon, vilket gör att dessa färger ser mörkare ut.

De molekylära strukturerna hos röda och gula föremål är vanligtvis mer oordnade än hos blå och gröna föremål. Denna störning förhindrar bildandet av resonansspridningsantenner, så röda och gula föremål reflekterar inte ljuset lika effektivt.

Ljusets fysik och materialens struktur är ansvariga för de livfulla färgerna som vi ser i den naturliga världen. Blått och grönt är de ljusaste färgerna i naturen eftersom de reflekteras mer effektivt av de molekylära strukturerna hos växter, djur och mineraler.