Микроскопическая теория оптических свойств композитных сред с хаотическим распределением наночастиц

Рассмотрена граничная задача об отражении и пропускании света пленкой, содержащей хаотически распределенные нановключения. На основе предложенного микроскопического подхода получены аналитические выражения для распределений поля внутри и вне нанокомпозитной среды. Продемонстрировано хорошее согласие результатов с точным численным расчетом, а также (при малых концентрациях наночастиц) с интегральной теорией эффективной среды Максвелла-Гарнетта. Показано, что усреднение диэлектрической проницаемости композита по объему, осуществляемое в рамках теории эффективной среды, при больших концентрациях наночастиц дает завышенные значения оптической плотности пленки по сравнению с теми, что дает предлагаемый микроскопический подход. Исследована зависимость отражательной способности системы наночастиц золота от их размера, а также размерная зависимость положения плазмонного резонанса по шкале длин волн, показано хорошее согласие с экспериментальными данными.