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油滴或水滴如何能够发出鲜艳的色彩

导读油和水可能不会混合,但两者现在已经揭示了结构色的一个新例子,其中物体的色调源于其形状。研究由两层透明油制成的液滴,研究人员发现,根...

油和水可能不会混合,但两者现在已经揭示了结构色的一个新例子,其中物体的色调源于其形状。

研究由两层透明油制成的液滴,研究人员发现,根据观察者的视角,微小的斑点在白光下闪烁出各种鲜艳的色彩。在培养皿中,当培养皿旋转时,相同尺寸的液滴会改变颜色(见下面的视频)。2月28日自然界中描述的同样现象发生在培养皿盖子下面收集的微小水滴。

宾夕法尼亚州立大学的材料化学家Lauren Zarzar及其同事发现,当光线照射在两种物质之间的碗状边界时,会出现虹彩色调 - 在这种情况下,水滴下方的水 - 空气屏障悬挂在平坦的表面上,或者两层油之间的盆形分界线。进入液滴边缘附近的光沿着该凹面反射多次,然后被反射并在相对边缘附近离开。

在显微镜下,反射光产生彩虹色环,其表观颜色取决于观察者的视角。那是因为光波在从光源到观察者的路上可以通过液滴采取许多不同的弹跳路径。当特定波长的波浪 - 例如黄光 - 排列时,它们相互加强并产生明亮的颜色。但是采用这些相同路线的其他波长的光线可能会错位并相互冲洗。改变视角会改变观看者看到的路径,从而改变颜色。

研究人员还发现,即使从相同的角度观察,改变液滴的直径或曲率也会改变其表观颜色(见上图)。装有两种不同弯曲的油滴的培养皿产生了企鹅的双色图片(见下图)。

这种效果也适用于平面上的微小透明聚合物凸点。这种研究可以帮助制造可用于化妆品,伪装或其他产品的变色材料。“你还可以设计表面,你可以从不同的方向有效地获得两个不同的图像,或者只从非常特定的方向看到图像,”Zarzar说。

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