吸收介质中纳米粒子吸收与散射特性：基于实验验证的模型

吸收介质中纳米粒子的吸收与散射特性对于理解复合材料的整体特性以及设计具有预期功能的材料至关重要。本文建立了一个基于 Kubelka-Munk 理论和 Mie 理论的模型，将单个粒子的吸收与散射特性与其薄膜复合材料的反射率和透射率谱联系起来，并通过详细实验进行了支持。制作由 TiO$_2$ 纳米粒子嵌入 PMMA 的薄膜，使用旋涂法沉积于玻璃基板上，然后剥离以形成独立样本用于光谱测量。通过结合 Kubelka-Munk 理论和 Saunderson 校正，从测量的透射率和反射率中提取多个纳米粒子的吸收系数 $K$ 和散射系数 $S$。另一方面，单个粒子的吸收 $K$ 和散射 $S$ 系数是吸收截面和散射截面的之和，这些由针对吸收介质中的粒子计算得到的 Mie 理论决定，其中散射系数 $S$ 还进一步受各向异性系数 $g$ 的调制。通过有效折射率将粒子介质的效应纳入模型。该模型通过实验数据提取的 $K-S$ 系数与理论计算之间的良好一致性得到验证。这种一致性为理解吸收和散射对每个粒子所产生的显著衰减效应提供了深入见解。该经验证的吸收介质中纳米粒子模型可用于获取诸多应用（如辐射制冷）中所设计材料的初步结果。