Iridescence

(c) Brocken Inaglory, CC BY-SA 3.0

Iridescence (jinak také irizace nebo goniochorismus) je optický jev způsobený odrazem a interferencí vln světla na tenkých vrstvách nebo difrakcí světla na nanostrukturách objektů.^[1][2][3] Jasnost a barvy iridescentních objektů se mění dle úhlu dopadu světla a úhlu pohledu na ně,^[3][2][4] tato vlastnost je zásadní pro popis objektu jako iridescentního.^[5] Typicky se tento jev projevuje jako jasné pestře duhové zbarvení objektu s metalickými odlesky.^[3][2] I samotný termín vychází z latinského slova iris, tedy duha.^[6]

Iredescenci je možné běžně pozorovat jako duhové zbarvení na mýdlových bublinách, olejových skvrnách nebo CD a DVD nosičích.^[1] V přírodě se vyskytuje v různých barevných variacích na krovkách brouků, křídlech motýlů, lasturách mlžů a schránkách plžů (perleť), peří ptáků, šupinách ryb a plazů, květech rostlin i na povrchu minerálů jako diamant nebo opál (od něj odvozený termín opalescence), za určitých podmínek i jako meteorologický jev v oblacích (tzv. irizace oblaků).^{[7][1][8][9][5]}

Zvláštností je, že iridescentní objekty se jeví pestře barevné a barvoměnné, ačkoli samy nemusí obsahovat žádné pigmenty.^[4] Vznik iridescentního zbarvení (tedy metalicky duhové, opaleskující nebo perleťové zbarvení) není na pigmentech objektu závislý. Viditelné barvy vznikají pouze rozkladem nebo interferencí světelných vln na specifickém povrchu nebo mezi povrchy s různým indexem lomu (refrakční index).^[4][5]

Iridescence vzniká často odrazem a interferencí vln světla na jedné nebo více tenkých vrstvách.^[5] U mýdlových bublin dochází k odrazu na vnější i vnitřní straně tenké vrstvy mýdlové vody.^[1] V případě perleti vzniká iridescence odrazem světla mezi tenkými na sobě naskládanými vrstvami aragonitu (uhličitan vápenatý) a následnou interferencí paprsků.^[1] Tloušťka těchto vrstev se pohybuje v rozpětí 300–1500 nm, což umožňuje právě interferenci různých vlnových délek barevného spektra.^[10] Podobně fungují i iridofory (buňky schopné iridescenční barvoměny, typ chromatoforů) u některých druhů ryb nebo plazů. Tyto buňky kombinují spodní vrstvu barviva (melanin) a několik vrstev odrazových destiček nad ní, které umožňují vznik barevné či stříbřité iridescence.^[5]

Další možností je difrakce na nanostrukturách s opakujícím se vzorem o velikosti 100-800 nm (opět se velikostně víceméně překrývající s vlnovou délkou viditelného barevného spektra světla), tzv. difrakčních mřížkách.^[1][5] Příkladem jsou pravidelně rozmístěné důlky v CD nosičích, laminy ptačího peří nebo chitinové šupinky na povrchu motýlích křídel.^[1][11] Tento jev ale může vznikat i na krystalových mřížkách.^[5][1]

V evoluční historii došlo ke vzniku iridescence vícekrát nezávisle na sobě u různých skupin organismů, například u brouků (Coleoptera), motýlů (Lepidoptera, např. rod Morpho), ptáků (např. kolibříci, rajky, špačci) a objevena byla i na peří u dinosaurů (např. Microraptor).^[5][4][12] Naopak vzácný je výskyt iridescence u savců (např. zlatokrt).^[5]

Potenciál pro vznik iridescence u hmyzu umožňuje typická struktura jejich kutikuly (vrstvy kryjící povrch těla), která se skládá z více vrstev chitinu.^[5][4] Podobně u ptáků je výrazná iridescence daná přestavbou struktury keratinu a melaninových granul na povrchu paprsků vycházejících z větviček na ostnu brka (viz stavba pera).^[5][4][12]

Vzhledem k obtížnosti výzkumu takto drobných struktur, není plný význam iridescence u živočichů stále zcela probádaný.^[4] Slouží ale jistě jako komunikační prostředek.^[5] Iridescence se vyskytuje často u organismů s pohlavním dimorfismem a její evoluce tak do jisté míry souvisí s pohlavním výběrem, kdy iridescentní peří můžeme například pozorovat ve větší míře u samců než u samic některých druhů ptáků (např. pávi, kachny). Kromě informace o pohlaví (nejen pro partnery, ale i potenciální rivaly) může iridescence také sloužit jako maskování nebo varovné zbarvení.^[4]

Pro mnoho nočních zvířat (např. šelmy a kopytníci) je tento jev také zásadní pro orientaci ve tmě, neboť ho využívají na zadní vrstvě oka zvané tapetum lucidum.^[5] Tato vrstva se jeví typicky jako jasně modře opalescentní, je uložená na zadní části oční koule za světločivnou vrstvou (sítnicí) a umožňuje odraz světla zpátky na sítnici (tzv. retroreflekci) a tím velmi efektní využití všech zbylých světelných paprsků v temnotě.^[5][13] Proto se při osvícení baterkou jeví oči těchto druhů zvířat jako jasně svítící.

Iridescence se ale u organismů vyskytuje i v jiných částech oka, např. na rohovkách ryb^[14] nebo vzácně na přední straně obalu lidské čočky v případě dědičného znaku označovaného jako polychromasia capsulare.^[15][16]

U rostlin není iridescence tak výrazná jako u zvířat a u většiny z nich si jí lidské oko nepovšimne. V případě květů je daná drobnou hřebenitou strukturou v kutikule okvětních obalů.^[17] Iridescence v tomto případě slouží k lákání opylovačů, stejně jako využití samotných barevných pigmentů květů (ať už viditelných v UV spektru nebo viditelném světle).^[17][18]

Iridescentní jsou však i listy některých tropických rostlin rostoucích ve stínu pralesů. Ty využívají absorpce a ohybu delších vlnových délek zeleného světla na průsvitných membránách v listu (iridoplasty) za vzniku metalicky modré iridescence.^[19][10] Některé z těchto druhů s velmi výraznou iridescencí jsou dostupné i jako pokojové rostliny, například Selaginella uncinata (vraneček modrý) nebo Begonia pavonina.^[19]

Strukturální iridescence vzniká vlivem typické nanostruktury povrchu objektu a přirozeně vzniká například na CD nebo DVD nosičích.^[4] Efektu iridescence je ale možné dosáhnout i s využitím jiných komerčně dostupných prostředků. Typicky se pak produkty s iridescenčními vlastnostmi objevují na trhu pod označením „holografické“. V akrylové malbě lze například využít přimíchání iridescenčního média.^[20] Pro výrazný kovově lesklý nebo perleťový efekt se do kosmetických produktů (např. očních stínů) přidává slídový prach.^[21][22]

Významnou historickou součástí nejen českého sklářství byla výroba irizovaného skla. To bylo populární hlavně na přelomu 19. a 20. století s designem ve stylu Art Nouveau.^[23][24] Vyrábí se buď nástřikem více tenkých vrstev kovových pigmentů na horké sklo (např. chlorid cínatý, uhličitan barnatý, uhličitan strontnatý, dusičnan měďnatý)^[25] nebo přímo přidáním kovových solí do roztavené skelné hmoty.^[26][27][28]

Ačkoli si druhý náročnější způsob zdobení patentoval Louis Comfort Tiffany (dnešní americká společnost Tiffany & Co.) pod názvem "favrile glass" (favrilové sklo), nebyl první, kdo podobnou technologii začal využívat.^[24][23] O starších experimentech s irizací skla jsou záznamy z Maďarska, Slovenska a později Rakouska, odkud pochází známé výrobky vídeňské sklářské značky J. & L. Lobmeyr.^[23][29] Na území současné ČR se irizovaným sklem proslavila sklárna Lötz (v literatuře také jako Loetz).^[30][25]

S iridescentním povrchem skleněných výrobků se lze setkat už u antických nálezů.^[31] V těchto případech ale nebylo sklo irizováno při výrobě, nýbrž došlo k irizaci až později vlivem zvětrávání povrchu skla uloženého v půdě.^[32][33] K procesu dochází za přítomnosti kyselé vody, která ze skla vymývá rozpustné soli nebo zásadité složky a mění tím strukturu materiálu.^[33][31]

Ukázky iridescence na různých objektech.

• 
  Skvrna od benzínu
• 
  Iridescence na mýdlové bublině
• 
  Povrch kompaktního disku (CD)
• 
  Iridescentní kutikula zlatohlávka
• 
  Perleťový vnitřek schránky loděnky (Nautilus)
• 
  Lesklé iridescentní peří špačka
• 
  Iridescentní peří kolibříka
• 
  Iridescentní zbarvení u ryb

• Irizace oblaků
• Interference světla
• Tyndallův jev

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Iridescence na Wikimedia Commons