ثنائية اللون

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
خرزة زجاجية ثنائية اللون مصنوعة بتقنية النفخ

في علم البصريات ، تشير المادة ثنائية اللون إلى:

أصل الكلمة

يُشتق المصطلح من الكلمة اليونانية dichroos ، والتي تعني "ثنائي اللون"، في إشارة إلى التأثير البصري حيث تبدو المادة وكأنها ذات ألوان مختلفة عند النظر إليها من زوايا مختلفة أو من خلال استقطابات مختلفة.

انقسام الحزمة (ثنائية اللون في الأغشية الرقيقة العازلة)

في حالة تقسيم الشعاع الضوئي، يشير المعنى الأصلي لكلمة "ثنائي اللون " (dichroic) ، المشتقة من الكلمة اليونانية " ديكروس " (dikhroos ) التي تعني "ثنائي اللون"، إلى أي جهاز بصري قادر على تقسيم شعاع ضوئي إلى شعاعين بأطوال موجية مختلفة. تشمل هذه الأجهزة المرايا والمرشحات ، التي تُعالج عادةً بطبقات بصرية ، والمصممة لعكس الضوء ضمن نطاق معين من الأطوال الموجية، ونقل الضوء خارج هذا النطاق. ومن الأمثلة على ذلك الموشور ثنائي اللون ، المستخدم في بعض كاميرات الفيديو ، والذي يستخدم عدة طبقات لتقسيم الضوء إلى مكوناته الحمراء والخضراء والزرقاء لتسجيلها على مصفوفات CCD منفصلة . مع ذلك، أصبح من الشائع الآن استخدام مرشح باير لتصفية وحدات البكسل الفردية على مصفوفة CCD واحدة. لا يعتمد هذا النوع من الأجهزة ثنائية اللون عادةً على استقطاب الضوء. ويُستخدم مصطلح "ثنائي اللون" (dichromatic) أيضًا بهذا المعنى.

التطبيقات التكنولوجية

  • المرايا ثنائية اللون: تُستخدم في مجهر التألق وأنظمة الليزر لفصل مسارات ضوء الإثارة والانبعاث. تستخدم المرشحات أو المرايا ثنائية اللون طبقات متناوبة من الطلاءات البصرية ذات معاملات انكسار مختلفة لإنتاج تداخل الأغشية الرقيقة . يسمح هذا بانعكاس أطوال موجية محددة بينما تمر أطوال موجية أخرى دون امتصاصها.
  • خوذات رواد الفضاء: غالبًا ما تكون الخوذات المستخدمة في النشاط خارج المركبة (EVA) مطلية بطبقة رقيقة من الذهب تعمل كمرشح ثنائي اللون، يعكس الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية مع الحفاظ على شفافيتها للضوء المرئي.

الاستقطاب المتباين (الضوء المستقطب)

في هذه الحالة، يشير مصطلح "ثنائي اللون" إلى خاصية المادة التي يمر عبرها الضوء ذو حالات الاستقطاب المختلفة بمعامل امتصاص مختلف ؛ ويُعرف هذا أيضًا باسم التوهين التفاضلي. عندما تكون حالات الاستقطاب المعنية هي الاستقطاب الدائري الأيمن والأيسر ، يُعرف ذلك باسم ثنائية اللون الدائرية (CD) . معظم المواد التي تُظهر ثنائية اللون الدائرية هي مواد كيرالية ، [ 2 ] على الرغم من أنه تم رصد مواد غير كيرالية تُظهر هذه الخاصية مؤخرًا. [ 3 ] بما أن الاستقطاب الدائري الأيمن والأيسر يُمثلان حالتين من حالات الزخم الزاوي المغزلي (SAM)، في هذه الحالة بالنسبة للفوتون، يمكن اعتبار ثنائية اللون هذه أيضًا ثنائية لون الزخم الزاوي المغزلي، ويمكن نمذجتها باستخدام ميكانيكا الكم .

تعدد الألوان (ثنائية اللون البلورية)

في علم المعادن ، تُظهر بعض البلورات، مثل التورمالين والكونزيت والإيوليت ، ظاهرة ازدواجية اللون نتيجةً لبنيتها الشبكية غير المتجانسة. تمتص هذه البلورات الضوء بشكل مختلف تبعًا لاتجاه متجه استقطاب الضوء. يُشار إلى هذه الظاهرة عمومًا باسم تعدد الألوان [ 4 ]، ويمكن استخدام هذه التقنية في علم المعادن لتحديد المعادن .

في بعض البلورات ، مثل التورمالين ، تتفاوت قوة التأثير ثنائي اللون بشكل كبير مع طول موجة الضوء، مما يجعلها تبدو بألوان مختلفة عند رؤيتها بضوء ذي استقطابات مختلفة. أما في بعض المواد، مثل الهيراباثيت (كبريتات اليودوكينين) أو صفائح البولارويد ، فلا يعتمد هذا التأثير بشكل كبير على طول الموجة.

الاستقطاب الدائري (CD)

الاستقطاب الدائري هو الامتصاص التفاضلي للضوء المستقطب دائريًا يساريًا ($LHC$) ويمينيًا ($RHC$) .

  • الأهمية البيولوجية: يستخدم التحليل الطيفي CD على نطاق واسع في الكيمياء الحيوية لتحديد البنية الثانوية للبروتينات (مثل الحلزون ألفا والصفيحة بيتا ) وخصائص طي الحمض النووي DNA .
  • الاستقطاب الدائري المغناطيسي (MCD): يتم استخدام الاستقطاب الدائري المغناطيسي، الناتج عن مجال مغناطيسي، لدراسة التركيب الإلكتروني والخصائص المغناطيسية للذرات والجزيئات.

التمثيل الرياضي

يمكن نمذجة تفاعل الضوء مع المواد ثنائية اللون باستخدام حساب جونز .

  • معامل الامتصاص: يتم تعريف القوة من خلال الفرق في معاملات الامتصاص ($\alpha_1$ و $\alpha_2$) على طول المحاور الرئيسية للمادة.
  • نسبة ثنائية اللون: تُعرف على أنها $D = \alpha_1 / \alpha_2$.

أمثلة طبيعية

  • أجنحة الخنافس : تعكس الهياكل الخارجية لبعض أنواع الخنافس الجعرانية، مثل Chrysina resplendens ، الضوء المستقطب دائريًا بسبب طبقات الكيتين المتخصصة فيها.
  • البلاستيدات الخضراء : يمكن أن يُظهر الترتيب المنظم للكلوروفيل داخل أغشية الثايلاكويد خصائص ثنائية اللون أثناء حصاد الضوء.

التطبيقات التكنولوجية

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إف دبليو سيرز؛ إم دبليو زيمانسكي؛ إتش دي يونغ (1982). فيزياء الجامعة (  الطبعة السادسة). أديسون-ويسلي. رقم ISBN 0-201-07199-1.
  2. ↑ أليسون رودجر (2014). "الاستقطاب الدائري والاستقطاب الخطي". موسوعة الكيمياء التحليلية . جون وايلي وأولاده المحدودة . ص 1-34 . doi : 10.1002/9780470027318.a5402.pub2 . ISBN  978-0-470-02731-8.
  3. ↑ زامبرانا-بويالتو، إكس. (2014). "الازدواجية الدائرية المستحثة بالزخم الزاوي في البنى النانوية غير الكيرالية" . نيتشر كوميونيكيشنز . 5 : 4922. arXiv : 1404.0440 . Bibcode : 2014NatCo...5.4922Z . doi : 10.1038 / ncomms5922 . PMID 25215603. S2CID 2135734 .  
  4. ↑ والتر شومان (2009). أحجار كريمة من العالم . شركة ستيرلينغ للنشر، ص 49 وما بعدها. ISBN  978-1-4027-6829-3.