ازدواجية اللون

ثنائية اللون (أو تعدد الألوان) هي ظاهرة يعتمد فيها لون المادة أو المحلول على كلٍ من تركيز المادة الماصة وعمق أو سمك الوسط الذي يمر عبره. ^{[ 1 ]} في معظم المواد غير ثنائية اللون، يعتمد سطوع اللون وتشبعه فقط على تركيزها وسمك الطبقة.

من أمثلة المواد ثنائية اللون زيت بذور اليقطين ، وبروموفينول الأزرق ، والريزازورين . عندما يقل سمك طبقة زيت بذور اليقطين عن 0.7  مم، يظهر الزيت باللون الأخضر الفاتح، وفي طبقة أكثر سمكًا من ذلك، يظهر باللون الأحمر الفاتح.

ترتبط هذه الظاهرة بكل من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة والاستجابة الفسيولوجية للجهاز البصري البشري للألوان. وقد تم شرح هذا الأساس الفيزيائي والكيميائي-الفسيولوجي المشترك لأول مرة في عام 2007. ^{[ 2 ]}

في الأحجار الكريمة، يُشار أحيانًا إلى ظاهرة ازدواجية اللون باسم "تأثير أوسامبارا". ^{[ 3 ]}

يمكن تفسير خصائص ثنائية اللون بقانون بير-لامبرت وخصائص استثارة الأنواع الثلاثة من الخلايا المخروطية في شبكية العين البشرية . ويمكن ملاحظة ثنائية اللون في أي مادة ذات طيف امتصاص يتضمن حدًا أدنى محليًا واسعًا ولكنه ضحل، وحدًا أدنى محليًا ضيقًا ولكنه عميق. وقد يكون العرض الظاهري للحد الأدنى العميق محدودًا بنهاية نطاق الرؤية للعين البشرية؛ وفي هذه الحالة، قد لا يكون العرض الكامل الحقيقي ضيقًا بالضرورة. ومع ازدياد سمك المادة، يتغير اللون المُدرَك من اللون المحدد بموقع الحد الأدنى الواسع ولكنه الضحل (في الطبقات الرقيقة) إلى لون الحد الأدنى العميق ولكنه الضيق (في الطبقات السميكة).

يتميز طيف امتصاص زيت بذور اليقطين بوجود حد أدنى واسع ولكنه ضحل في المنطقة الخضراء من الطيف، وحد أدنى محلي عميق في المنطقة الحمراء. في الطبقات الرقيقة، لا يكون الامتصاص عند أي طول موجي أخضر محدد منخفضًا كما هو الحال عند الحد الأدنى الأحمر، ولكن يتم نقل نطاق أوسع من الأطوال الموجية الخضراء، ومن ثم يظهر اللون الأخضر بشكل عام. ويتعزز هذا التأثير بسبب حساسية المستقبلات الضوئية في العين البشرية العالية للون الأخضر، وتضييق نطاق نفاذية اللون الأحمر بسبب الحد الأقصى لحساسية المستقبلات الضوئية المخروطية عند الأطوال الموجية الطويلة. وفقًا لقانون بير-لامبرت، عند النظر من خلال المادة الملونة (وبالتالي إهمال الانعكاس)، فإن نسبة الضوء المنقول عند طول موجي معين، T ، تتناقص أُسّيًا مع السُمك t ، T = e ^{− at} ، حيث a هو الامتصاص عند ذلك الطول الموجي. لنفترض أن G = e ^{− a _G t} هي نفاذية اللون الأخضر، و R = e ^{− a _R t} هي نفاذية اللون الأحمر. _^تكون نسبة شدة الضوء المنقول ( G / R ) = e ^{( aR - aG ) t . إذا كان امتصاص الضوء الأحمر أقل من _امتصاص} الضوء الأخضر، فمع زيادة سمك الطبقة t ، تزداد نسبة الضوء الأحمر إلى الضوء الأخضر المنقول، مما يؤدي إلى تحول اللون الظاهري من الأخضر إلى الأحمر.

يمكن قياس درجة ازدواجية اللون للمادة باستخدام مؤشر كريفت لازدواجية اللون (DI). يُعرَّف هذا المؤشر بأنه الفرق في زاوية اللون (Δh _ab ) بين لون العينة عند التخفيف الذي تكون فيه درجة التشبع اللوني (التشبع اللوني) في أقصى حد، ولون عينة مخففة (أو أرق) بأربع مرات، وعينة مركزة (أو أثقل) بأربع مرات. يُطلق على فرقَي زاوية اللون اسم مؤشر ازدواجية اللون نحو الألوان الفاتحة (مؤشر كريفت DI _L ) ومؤشر ازدواجية اللون نحو الألوان الداكنة (مؤشر كريفت DI _D ) على التوالي. ^{[ 4 ]} يبلغ مؤشر كريفت لازدواجية اللون DI _L وDI _D لزيت اليقطين، وهو من أكثر المواد ازدواجيةً في اللون، -9 و-44 على التوالي. وهذا يعني أن زيت اليقطين يغير لونه من الأخضر المصفر إلى البرتقالي المحمر (عند 44 درجة في فضاء ألوان Lab ) عندما تزداد سماكة الطبقة المرصودة من حوالي 0.5  مم إلى 2  مم؛ ويتغير قليلاً نحو اللون الأخضر (عند 9 درجات) إذا انخفضت سماكته بمقدار 4 أضعاف.

تشير سجلات ويليام هيرشل (1738-1822) إلى أنه لاحظ ظاهرة ازدواجية اللون باستخدام محلول كبريتات الحديدوز وصبغة العفص في عام 1801 أثناء عمله على تلسكوب شمسي مبكر ، لكنه لم يتعرف على هذا التأثير. ^{[ 5 ]}

• كريفت سامو وكريفت ماركو (2007). الأسس الفيزيائية والكيميائية والفسيولوجية للون ثنائي اللون. ناتورفيسنشافتن، doi: 10.1007/s00114-007-0272-9