今天和大家分享的这篇文章是由森丰真空镀膜李凤吉教授供稿，关于采用薄膜干涉策略构建氮化铝彩色功能薄膜 的相关知识。

首先我们一起来了解下物体颜色的起源：物体的颜色是基于物体所含色素和其对光的散射、干涉和衍射等共同作用的结果[1]。色素产生的颜色是对光产生选择吸收作用的结果；而由散射、干涉和衍射引起的是选择反射产生的颜色，称为结构色或组织色。这两种颜色性能显著不同。色素色是通过染料染色或涂料着色产生的颜色。结构生色不用色素，而是通过物体本身对光散射、干涉和衍射产生颜色，广泛存在于自然界的许多物体中。色素色通常伴随化学颜料或电镀工艺，对环境污染大，且随着化学结构变化或破坏，颜色会变化或消失。结构色则可以通过物理气相沉积等绿色镀膜技术实现，具有高亮度、高饱和度、偏振效应、虹彩效应、永不褪色等许多色素色所不具备优点，越来越引起科学界和工程界的关注。

散射是指光波通过透明介质时，由于介质随机的微小不均匀性致使部分光波偏离原来的传播方向而向不同方向散开的现象（图1(a))。光的散射产生颜色的现象非常普遍，而且不同大小颗粒的物质散射产生的颜色是不同的。例如：正午太阳是淡黄色的，天空则是蓝色的；而日出和日落时的太阳呈红色，这些都是大气对阳光散射的结果。正午太阳光穿过相对较薄的大气层，波长较短的光被散射，天空呈蓝色，太阳则为淡黄色；然而在日出和日落时，太阳光穿过的大气层较厚，虽然天空仍然是蓝色的，但由于散射更强，只有波长较长的红色光可以穿过大气层到达观察者的眼睛，所以呈红色。猴子的面部、臀部有鲜明的蓝色和紫色区，蓝色是由于皮肤背面的黑色素散射所致，而紫色则是由于散射的蓝色与表面血管中血红蛋白的红色共同反射的结果。外国人蓝眼睛中则是由于虹膜对光散射所致，而虹膜的散射是由作为背景的含黑色素的眼色素膜层所致。这种蓝色散射，如果与色素反射的少量黄光结合，则会显现绿色的眼珠（图1(b))

图1. (a)白光通过棱镜发生散射，（b)虹膜对光散射所形成的蓝眼睛，（c) DVD/CD表面的彩色衍射光谱，（d)肥皂泡表面的彩色干涉图案。

衍射是指光在传播过程中绕过障碍物边缘而偏离直线传播的现象。衍射颜色像衍射光栅那样，取决于层间隔距离，随着观察角度的变化，颜色也会变化[2]。自然界物质衍射生色的例子相对较少。一些蛇表皮、唱片和天然蛋白石上存在衍射光栅结构（图1(c))，可以产生闪光的颜色。天然蛋白石是一种天然衍射光栅，能在白或黑的背景上显示各种颜色闪光，称为颜色晃动。这是由于蛋白石是由一种大小相同的球体三维排列而成，球体与其间粘合组成存在较小的折射率差，因而产生衍射光栅作用，使颜色晃动。

干涉是指满足一定条件的两列相干波相遇叠加，在叠加区域某些点的振动始终加强，某些点的振动始终减弱，即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布的现象。当光程差为波长的整数倍，或者相位差为2π的整数倍时，光强达到最大点，称为相长增强干涉；反之，当光程差等于半波长的奇数倍，或相位等于π的奇数倍时，光强为零，称为相消删除干涉，这种变化随位置距离发生周期性变化，形成干涉条纹。自然界有很多干涉生色的例子，例如，肥皂泡在阳光下呈现出五彩斑斓的色彩（图1(d))，水面上的油膜表面呈现光鲜的彩色条纹。这是白光在透明薄膜的上、下表面反射并相互干涉的结果。鸟类的羽毛会发生干涉生色，随着它们羽毛表面薄片的折射率、大小形状和厚度不同，会产生各种颜色。例如红色羽毛的薄层折射率约为1.85，而蓝色羽毛约为1.5。随着薄层厚度减小，颜色也就由红变绿再变蓝。

       接下来要和大家分享薄膜的干涉原理以及在不同基材表面沉积彩色功能薄膜 的相关结论，请看下一篇。