在微观凹面界面处通过全内反射和干涉着色
2019-04-02
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许多物理现象都会产生颜色：颜料的光谱具有光选择性吸收特征，一些材料特定的光学色散以及光在微米级和纳米级周期性结构的干涉。此外，球形液滴所固有的散射，衍射和干涉机制会导致大气现象，如辉光和彩虹等。本文描述了一种先前未被认识的机制，用于实现具有大角度光谱分离的彩虹色。在凹面的光学界面处沿着全内反射不同轨迹行进的光可以干涉以产生明亮的颜色图案。该现象在界面处可观察，其图案尺寸比可见光的波长大几个数量级。实验还设计了复杂系统：包括多相液滴，三维图案化聚合物表面和固体微粒，利用这种现象以产生与理论预测一致的彩虹色图案。这种可控的结构着色在微尺度界面上很容易产生，因此这里概述的设计原理和预测理论对于光学中的基础探索以及在功能性胶体油墨和涂料，显示器和传感器中的应用都是有意义的。
a）实验装置的侧视图和俯视图；b)示例性彩虹图案的侧视图照片；c)去除b的背景，并在相同的照射角度下以不同的视角φ拍摄液滴，以证明宏观颜色与b中颜色映射角度位置的相关性。
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