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结构性色彩（structural color）不同于色素色彩（pigment color）。

色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收，而结构性色彩，其原理是利用周期性结构，即光子晶体，对光的反射、透射等进行调控。

先说光子晶体，它最大的特点是存在禁带，即在特定频率段内，光是不能传播的。所以可以利用这点来反射特定频率的光，起到调控色彩的目的。

相对于色素色彩，结构性色彩具有更高的调控光的效率，这是生物进化的神奇结果。

一般来说，光子晶体可以分为一维、二维、三维，所以自然界中也存在这三种纳米周期光学结构。见下图，其中A、B、C是一维光子晶体，D、E是二维光子晶体，F、G是三维光子晶体。

实际上，单纯地调节颜色，一维的光子晶体就够了，但是生物进化还是发展到了二维和三维光子晶体。对于这个问题，科学家也没有给出比较明确的答案。但是二维的光子晶体还有另外一个优势，那就是疏水性。

此外，有些生物还可以改变身体的颜色，实际上，也是通过调控周期结构的周期来改变的，见下图。图A的鱼通过改变细胞的体积来改变颜色，图B的小虫子通过收缩或者扩展翅膀来改变颜色。

实际上变色龙也是基于这个道理改变颜色的。

另外说说研究这个的作用。这属于仿生学里面的一类，通过对自然界中生物的研究构建新型材料。比如，研究结构性色彩可以实现更加丰富的色彩（可用于服装、装饰等），也可以应用到显示屏上面去（变色龙）。下图就是人工合成的结构性色彩。

这也说明了保护自然界物种的重要性。

作者：杨二（知乎用户，光学、物理学话题的优秀回答者）

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