Дихроматизм - Dichromatism

Дихроматизм (или полихроматизм) - это явление, при котором материал или раствор оттенок зависит как от концентрации поглощающего вещества, так и от глубины или толщины проходящей среды.^[1] У большинства веществ, которые не являются двухцветными, только яркость и насыщенность цвета зависят от их концентрации и толщины слоя.

Капля тыквенного масла на белой тарелке, демонстрирующая дихроматизм

Примеры двухцветных веществ: тыквенное масло, бромфеноловый синий, и Ресазурин.Если слой масла семян тыквы составляет менее 0,7 мм, масло выглядит ярко-зеленым, а в слое более толстом - ярко-красным.

Это явление связано как с физико-химическими свойствами вещества, так и с физиологической реакцией организма. зрительная система человека раскрасить. Эта комбинированная физико-химическая и физиологическая основа впервые была объяснена в 2007 году.^[2]

Физическое объяснение

Дихроматические свойства можно объяснить Закон Бера-Ламберта и характеристиками возбуждения трех типов конуса фоторецепторы в человеке сетчатка. Дихроматизм потенциально наблюдается в любом веществе, которое имеет спектр поглощения с одним широким, но неглубоким локальным минимумом и одним узким, но глубоким локальным минимумом. Кажущаяся ширина глубокого минимума также может быть ограничена концом видимого диапазона человеческого глаза; в этом случае истинная полная ширина не обязательно может быть узкой. По мере увеличения толщины вещества воспринимаемый оттенок изменяется от цвета, определяемого положением широкого, но мелкого минимума (в тонких слоях), до оттенка глубокого, но узкого минимума (в толстых слоях).

Спектр поглощения масла семян тыквы имеет широкий, но неглубокий минимум в зеленой области спектра и глубокий локальный минимум в красной области. В тонких слоях поглощение на любой конкретной длине зеленой волны не так низко, как для красного минимума, но передается более широкая полоса зеленоватых длин волн, и, следовательно, общий вид зеленый. Эффект усиливается за счет большей чувствительности фоторецепторов человеческого глаза к зеленому цвету и сужения красной полосы пропускания из-за длинноволнового предела чувствительности конических фоторецепторов. Согласно закону Бера-Ламберта, при просмотре через цветные вещество (и, таким образом, игнорируя отражение), доля света, прошедшего на данной длине волны, Т, экспоненциально убывает с толщиной т, T = e^−в, куда а - поглощение на этой длине волны. Позволять грамм = e^{−а_граммт} быть зеленым коэффициентом пропускания и р = e^−а_рт красный коэффициент пропускания. Отношение двух переданных интенсивностей тогда (грамм/р) = е^{(а_р-а_грамм)т}. Если оптическая плотность красного меньше зеленого, тогда как толщина т увеличивается, поэтому увеличивается соотношение красного и зеленого проходящего света, что вызывает переключение видимого оттенка цвета с зеленого на красный.

Количественная оценка

Степень дихроматизма материала можно количественно оценить с помощью Индекс дихроматичности Крефта (DI). Он определяется как разница в оттенок угол (Δh_ab) между цветом образца при разведении, где цветность (насыщенность цвета) максимальная и цвет в четыре раза больше разбавленного (или более тонкого) и в четыре раза более концентрированного (или более толстого) образца. Две разницы в углах оттенка называются индексом дихроматичности в сторону более светлого (Kreft's DI_L) и индекс цветности в сторону более темного (DI Крефта_D) соответственно.^[3] Индекс дихроматичности Крефта DI_L и DI_D для тыквенного масла, которое является одним из самых двухцветных веществ, составляют –9 и –44 соответственно. Это значит, что тыквенное масло меняет цвет с зелено-желтого на оранжево-красный (за 44 градусы в Цветовое пространство лаборатории ) при увеличении толщины наблюдаемого слоя примерно с 0,5 мм до 2 мм; и он немного меняется в сторону зеленого (на 9 градусов), если его толщина уменьшается в 4 раза.

История

Запись Уильям Гершель (1738–1822), показывает, что он наблюдал дихроматизм у раствора сульфата железа и настойки нутгалла в 1801 году при работе над ранним солнечный телескоп, но он не заметил эффекта.^[4]

Веб ссылки

• Крефт Само и Крефт Марко (2007). Физиохимические и физиологические основы двухцветной окраски. Naturwissenschaften, DOI: 10.1007 / s00114-007-0202-9

Рекомендации