光干涉变色油墨

光干涉变色油墨（简称光变油墨、又称光学变色油墨）是二十世纪九十年代才问世的具有动态变色效果的新型油墨。用它印刷的图文，从不同的角度观察能变幻出不同的颜色。特别在0°左右观察与在60°左右观察时将呈现出两种非常明显的截然不同的颜色。这种变色效果来自于油墨中的光干涉颜料。

    何为光干涉颜料？这要从自然界的颜色讲起。众所周知：颜色是眼睛和大脑对可见光谱（波长范围400～700nm）的感光反应。当白光（如：自然光）照在物体上时，我们感受到的只是该物体表面被反射波长的光（“反射色”），其余的波长被物体吸收而感受不到。不同的物体对光波的吸收和反射是千差万别的，世间万物因此各具特色。“反射色”由物体内在特性所决定，无论观察的角度和光源的方向怎样变化，物体的颜色保持不变。“干涉色”与此相反，它不属于物体本身的特性，是由于光干涉的物理作用而呈现出的颜色。如，肥皂泡不吸收光，本身是无色透明的，但当它的厚薄满足光干涉条件时，就会呈现出彩虹般的五颜六色。“干涉色”可随光线入射角和观察角度的变化而发生变色，这是“反射色”所无法达到的。

    光干涉颜料是人类模仿大自然的杰作。建立在平行平板多光束干涉原理基础上的薄膜光学，是人造“干涉色”的理论基础。薄膜光学实现了人类对物体表面反射光谱及光学性能进行控制和选择的愿望。图1为一多层光学薄膜结构（膜厚以纳米为单位）示意图（在此只讨论与我们有关的反射光及相关的物理量，略去复杂的薄膜计算表达式）。由薄膜光学理论得知入射光在各层薄膜界面上的反射光之振幅矢量分别为：r1、r2e－2iδ1、…、rk＋1e－2i（δ1＋δ2＋…＋δk），其中r1、r2、…、rk＋1分别是界面两边的折射率N0与N1、N1与N2、…、Nk＋1与Nk的函数，称为反射系数。δ为各反射光之间的位相差：δ1=2π/λ·N1d1cosθ1、…、δk=2π/λ·Nkdkcosθk式中：λ为入射光波长，d1、dk分别为第一层薄膜及第k层薄膜的厚度，θ1、θk分别为光在第一层和第k层薄膜的入射角（θ1、θ2、…、θk由θ0和N0、N1、…、Nk决定）。

    多层光学薄膜的反射率R是各反射系数r（也即N1、…、Nk）和位相差δ（也即λ、θ0和d1、…、dk）的函数。据此我们分析如下：

    ①.对于一个确定（按需要设计成型）的膜系结构来看，其膜层的材料N和厚度d及入射介质N0均为已知的定数，其表面反射率R就只是入射光波长λ和入射角θ0的函数。给定一个θ0，便可得到该膜系在这一θ0条件下按波长分布的反射光谱曲线。即：每个确定的膜系都具有特定的反射光谱。而这反射光谱将随入射角θ0的改变而变化。这就是人造膜系产生的“干涉色”可随光线入射角和观察角度的变化而发生变色的缘由。

    ②.我们可根据需要进行膜系设计，合理计算选配膜层材料及膜层厚度，改变N、d值，来达到预定的反射光谱及光学性能指标。实现人们对物体表面反射光谱及光学性能进行控制和选择的愿望。

    光干涉颜料就是将具有干涉结构的光学薄膜经粉碎、分级、表面处理等一系列颜料化处理后生成的。它成功地利用了光学薄膜能产生各种动态干涉色之特性。这种别具一格的片状颜料保持了光学薄膜的所有光学特性，只要观察角度和光线入射角不同，每片颜料就会向镜面一样反射出缤纷的变化色彩。

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