多次散射对无序胶体材料中角度无关结构色的影响
软凝聚态物质
2020-02-05 v2 光学
摘要
当胶体球的尺寸处于可见光波长尺度时，其无序堆积展现出角度无关的结构色。先前工作表明，反射光谱中峰的位置可通过考虑材料有效折射率的单散射模型准确预测。这一一致性表明主色峰源于粒子间的短程关联。然而，单散射模型不能定量复现观察到的颜色：反射光谱中的主峰远比模型预测更宽，且低波长处的反射率远大于模型预测。我们结合实验与理论来理解这些特征。我们发现，主峰展宽的一个重要来源是光被散射、在样品边界发生全内反射、然后再次散射。低波长处的高反射率也源于多次散射，但可归因于单个粒子散射截面随波长减小而增加。这两种效应均倾向于降低结构色的饱和度，限制了这些材料在应用中的使用。我们表明，虽然单散射模型无法复现观察到的饱和度，但即使在没有吸收组分的情况下，它也可用于设计多次散射被抑制且颜色饱和的材料。
引用
@article{arxiv.1902.08733,
title = {Effects of multiple scattering on angle-independent structural color in disordered colloidal materials},
author = {Victoria Hwang and Anna B. Stephenson and Sofia Magkiriadou and Jin-Gyu Park and Vinothan N. Manoharan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.08733},
year = {2020}
}