Mätning rumsligt och Riktnings-varierande ljusspridning från biologiskt material

Ljuset interagerar med en organisms integument på en variation av rumsliga skalor. Till exempel i en regnbågsskimrande fågel: nanoskala strukturer skapar färg, den milli skala strukturen av hullingar och barbules stor del avgör riktningsmönster av reflekterat ljus, och genom den makroskala rumsliga struktur överlappande, böjda fjädrar, dessa riktade effekter skapar den visuella texturen. Milli-skala och makronivå effekter avgöra var på organismens kropp, och från vilka synpunkter och under vilka belysning, de skimrande färgerna sett. Således är det mycket riktad blixt av lysande färger från regnbågsskimrande halsen av en kolibri otillräckligt förklaras av dess nanonivå struktur ensam och frågor återstår. Från en given observation punkt, som milli-skala delar av fjäder är orienterade att reflektera starkt? Gör vissa arter producerar bredare "fönster" för observation av irisering än andra? Dessa och liknande frågor may tillfrågas om eventuella organismer som har utvecklats en viss yta utseende för signalering, kamouflage, eller av andra skäl.

För att studera de riktade mönster av ljusspridning från fjädrar, och deras förhållande till fågelns milli-skala morfologi, utvecklade vi ett protokoll för mätning av ljus som sprids från biologiska material med många högupplösta bilder tagna med olika belysning och visning riktningar. Eftersom vi mäter spritt ljus som en funktion av riktning, kan vi observera de karaktäristiska dragen i riktningsområdet fördelningen av ljus som sprids från just fjäder, och eftersom hullingar och barbules löses i vår bilder, kan vi tillskriva tydligt de riktade funktioner för att dessa olika milli skala strukturer. Att hålla provet intakt bevarar den brutto-skalan spridning beteende ses i naturen. Metoden som beskrivs här uppvisar en generaliserad protokoll för analys spatialt och directionally-vabedrivande ljusspridning från komplexa biologiska material vid flera strukturella skalor.