Dichromatism

Il dicromatismo (o policromatismo) è un fenomeno in cui la tonalità di un materiale o di una soluzione dipende sia dalla concentrazione della sostanza assorbente sia dalla profondità o dallo spessore del terreno attraversato. Nella maggior parte delle sostanze che non sono dicromatiche, solo la luminosità e la saturazione del colore dipendono dalla loro concentrazione e dallo spessore dello strato.

Esempi di sostanze dicromatiche sono olio di semi di zucca, blu di bromofenolo e resazurina. Quando lo strato di olio di semi di zucca ha uno spessore inferiore a 0,7 mm, l’olio appare di un verde brillante e, nello strato più spesso, appare di un rosso brillante.

Il fenomeno è correlato sia alle proprietà fisiche fisiche della sostanza che alla risposta fisiologica del sistema visivo umano al colore. Questa base combinata fisico-fisico-fisiologica è stata spiegata per la prima volta nel 2007.

Spiegazione fisica
Le proprietà dicromatiche possono essere spiegate dalla legge di Beer-Lambert e dalle caratteristiche di eccitazione dei tre tipi di fotorecettori a cono nella retina umana. Il dicromatismo è potenzialmente osservabile in qualsiasi sostanza che abbia uno spettro di assorbimento con un minimo locale ampio ma poco profondo e un minimo locale stretto ma profondo. La larghezza apparente del minimo profondo può anche essere limitata dalla fine del raggio visibile dell’occhio umano; in questo caso, la vera larghezza completa potrebbe non essere necessariamente stretta. All’aumentare dello spessore della sostanza, la tonalità percepita cambia da quella definita dalla posizione del minimo ampio ma minimo (negli strati sottili) alla tonalità del minimo profondo ma stretto (negli strati spessi).

Lo spettro di assorbanza dell’olio di semi di zucca ha il minimo ampio ma minimo nella regione verde dello spettro e il minimo locale profondo nella regione rossa. Negli strati sottili, l’assorbimento a qualsiasi specifica lunghezza d’onda verde non è così basso come lo è per il minimo rosso, ma viene trasmessa una banda più ampia di lunghezze d’onda verdastre, e quindi l’aspetto generale è verde. L’effetto è potenziato dalla maggiore sensibilità al verde dei fotorecettori nell’occhio umano e dal restringimento della banda di trasmittanza rossa dal limite della lunghezza d’onda lunga della sensibilità dei fotorecettori a cono. Secondo la legge Beer-Lambert, quando si osserva attraverso la sostanza colorata (e quindi ignorando la riflessione), la proporzione di luce trasmessa a una data lunghezza d’onda, T, diminuisce esponenzialmente con lo spessore t, T = e-at, dove a è l’assorbanza a quella lunghezza d’onda. Sia G = e-aGt la trasmittanza verde e R = e-aRt la trasmittanza rossa. Il rapporto tra le due intensità trasmesse è quindi (G / R) = e (aR-aG) t. Se l’assorbanza rossa è inferiore al verde, quando lo spessore t aumenta, aumenta anche il rapporto tra luce trasmessa da rosso a verde, che fa sì che la tonalità apparente del colore passi da verde a rosso.

quantificazione
L’estensione del dicromatismo del materiale può essere quantificata dall’indice di dicromaticità (DI) del Kreft. È definita come la differenza nell’angolo di tonalità (Δhab) tra il colore del campione alla diluizione, dove il croma (saturazione del colore) è massimo e il colore quattro volte più diluito (o più sottile) e quattro volte più concentrato (o più spesso) campione. Le due differenze di angolo di tonalità sono chiamate indice di dicromaticità verso l’accendino (Kreft’s DIL) e l’indice di dicromaticità verso il più scuro (DID di Kreft) rispettivamente. L’indice di dicromaticità di Kreft DIL e DID per l’olio di zucca, che è una delle sostanze più dicromatiche, sono -9 e -44, rispettivamente. Ciò significa che l’olio di zucca cambia colore da verde-giallo a rosso-arancio (per 44 gradi nello spazio colore Lab) quando lo spessore dello strato osservato aumenta da cca 0,5 mm a 2 mm; e cambia leggermente verso il verde (per 9 gradi) se il suo spessore è ridotto di 4 volte.

Storia
Un disco di William Herschel (1738-1822), mostra di aver osservato il dicromatismo con una soluzione di solfato ferroso e tintura di nutgall nel 1801 quando lavorava su un primo telescopio solare, ma non ne riconobbe l’effetto.