Reflectores de animales - Animal reflectors
Los reflectores o espejos de animales son importantes para la supervivencia de muchos tipos de animales y, en algunos casos, han sido imitados por ingenieros que desarrollan cristales fotónicos . Algunos ejemplos son las escamas de los peces plateados y el tapetum lucidum que provoca el brillo de los ojos de los perros y gatos que utilizan la esclerótica. Todos estos reflectores funcionan por interferencia de luz en estructuras multicapa con dimensiones menores a una longitud de onda, por lo que pueden clasificarse como cristales fotónicos. Otros cristales fotónicos animales han evolucionado para reflejar espectros estrechos, produciendo coloración animal .
Funciones de los reflectores de animales
Camuflaje
Las escamas de los peces plateados, al reflejar la luz del costado, dificultan la detección por parte de un depredador porque la luz reflejada es similar a la luz incidente en ausencia de la presa (Fig. 1).
Luz de enfoque
Los ojos de algunos moluscos bivalvos, como la vieira (Pecten), utilizan un espejo cóncavo, el argentea, en la parte posterior del ojo, para crear una imagen en la retina. El ostracodo de aguas profundas Gigantocypris tiene ojos con reflectores parabólicos. Los ojos compuestos de los crustáceos decápodos de cuerpo largo, como los camarones y las langostas, usan espejos en cajas cuadradas.
Aumento de la sensibilidad de la retina
La mayoría de los vertebrados nocturnos tienen un tapetum lucidum reflectante detrás de la retina, que produce el " brillo de ojos " que se observa en perros y gatos. Los fotones entrantes que no son absorbidos por los fotorreceptores se reflejan, lo que aumenta sus posibilidades de ser absorbidos y generar señales nerviosas.
Mecanismos de reflexión
Schultze, en 1872, declaró sin reservas que el reflejo de la estructura de múltiples capas de la tapeta de Carnivora es por interferencia. Rayleigh (1887) menciona que un reflector compuesto por una pila de delgadas capas transparentes reflejará con más fuerza que una sola capa, pero solo en 1917 publicó un análisis matemático. Los reflectores multicapa fueron construidos por ingenieros en la década de 1950 (ver espejo dieléctrico ) y en 1966 MF Land publicó un análisis completo de un reflector animal que incluía microscopía electrónica, mediciones ópticas y una explicación clara de la teoría.
Reflectores con estructura multicapa unidimensional
Los reflectores de múltiples capas de animales funcionan de la misma manera que un espejo dieléctrico artificial (o espejo de Bragg) compuesto por capas alternas de índice de refracción alto y bajo, siendo el grosor de cada capa 1/4 de la longitud de onda reflejada con mayor intensidad. Para reflejar una amplia gama de longitudes de onda, el espaciado debe variar a lo largo del grosor de la pila. Los reflectores hechos de capas alternas de cristales planos de guanina (índice de refracción, n = 1,83) y citoplasma (n ≈ 1,33) han evolucionado de forma independiente en las escamas de pescado y en la tapeta de los ojos de los elasmobranquios (Gur 2017). El tapete del bebé arbusto, Galago crassicaudatus, tiene una estructura similar, pero con cristales de riboflavina (n = 1,73).
Reflectores con estructura bidimensional
El tapete de los carnívoros (gatos, perros, leones, etc.) contiene conjuntos de rodlets notablemente regulares y refleja la luz de los planos de la red según la ley de Bragg (figura 2A). Cada dominio de rodlets tiene un espaciado diferente y refleja un color diferente del plano principal (mostrado horizontalmente en la Fig. 2B) por lo que con una iluminación casi paralela, se ven puntos de diferentes colores (Fig. 1C). Debido a que hay planos de celosía en muchas inclinaciones, el tapete en su conjunto se refleja difusamente y es apenas iridiscente.