Dicromatismo

El dicromatismo (o policromatismo) es un fenómeno en el que el tono de un material o solución depende tanto de la concentración de la sustancia absorbente como de la profundidad o el espesor del medio atravesado. ^[1] En la mayoría de las sustancias que no son dicromáticas, solo el brillo y la saturación del color dependen de su concentración y del espesor de la capa.

Entre los ejemplos de sustancias dicromáticas se encuentran el aceite de semilla de calabaza , el azul de bromofenol y la resazurina . Cuando la capa de aceite de semilla de calabaza tiene un espesor inferior a 0,7 mm, el aceite aparece de color verde brillante y, en capas más gruesas, aparece de color rojo brillante.

El fenómeno está relacionado tanto con las propiedades fisicoquímicas de la sustancia como con la respuesta fisiológica del sistema visual humano al color. Esta base fisicoquímica y fisiológica combinada se explicó por primera vez en 2007. ^[2]

En las piedras preciosas, el dicromatismo a veces se denomina «efecto Usambara». ^[3]

Las propiedades dicromáticas pueden explicarse por la ley de Beer-Lambert y por las características de excitación de los tres tipos de fotorreceptores cónicos de la retina humana . El dicromatismo es potencialmente observable en cualquier sustancia que tenga un espectro de absorción con un mínimo local amplio pero poco profundo y un mínimo local estrecho pero profundo. El ancho aparente del mínimo profundo también puede estar limitado por el final del rango visible del ojo humano; en este caso, el ancho total real puede no ser necesariamente estrecho. A medida que aumenta el espesor de la sustancia, el tono percibido cambia del definido por la posición del mínimo amplio pero poco profundo (en capas delgadas) al tono del mínimo profundo pero estrecho (en capas gruesas).

El espectro de absorbancia del aceite de semilla de calabaza tiene un mínimo amplio pero poco profundo en la región verde del espectro y un mínimo local profundo en la región roja. En capas delgadas, la absorción en cualquier longitud de onda verde específica no es tan baja como lo es para el mínimo rojo, pero se transmite una banda más amplia de longitudes de onda verdosas y, por lo tanto, la apariencia general es verde. El efecto se ve potenciado por la mayor sensibilidad al verde de los fotorreceptores en el ojo humano y el estrechamiento de la banda de transmitancia roja por el límite de longitud de onda larga de la sensibilidad del fotorreceptor de cono. Según la ley de Beer-Lambert, al mirar a través de la sustancia coloreada (y, por lo tanto, ignorar la reflexión), la proporción de luz transmitida en una longitud de onda dada, T , disminuye exponencialmente con el espesor t , T = e ^{− at} , donde a es la absorbancia en esa longitud de onda. Sea G = e ^{− a _G t} la transmitancia verde y R = e ^{− a _R t} la transmitancia roja. La relación entre las dos intensidades transmitidas es entonces ( G / R ) = e ^{( a _R - a _G ) t} . Si la absorbancia del rojo es menor que la del verde, entonces, a medida que aumenta el espesor t , también aumenta la relación entre la luz transmitida del rojo y el verde, lo que hace que el tono aparente del color cambie de verde a rojo.

El grado de dicromatismo del material se puede cuantificar mediante el índice de dicromaticidad de Kreft (DI). Se define como la diferencia en el ángulo de tono (Δh _ab ) entre el color de la muestra en la dilución, donde el croma (saturación del color) es máximo y el color de una muestra cuatro veces más diluida (o más fina) y cuatro veces más concentrada (o más espesa). Las dos diferencias de ángulo de tono se denominan índice de dicromaticidad hacia más claro (DI _L de Kreft ) e índice de dicromaticidad hacia más oscuro (DI _D de Kreft ) respectivamente. ^[4] El índice de dicromaticidad de Kreft DI _L y DI _D para el aceite de calabaza, que es una de las sustancias más dicromáticas, son −9 y −44, respectivamente. Esto significa que el aceite de calabaza cambia su color de verde-amarillo a naranja-rojo (para 44 grados en el espacio de color Lab ) cuando el espesor de la capa observada aumenta de aproximadamente 0,5 mm a 2 mm; y cambia ligeramente hacia el verde (para 9 grados) si su espesor se reduce 4 veces.

Un registro de William Herschel (1738-1822) muestra que observó dicromatismo con una solución de sulfato ferroso y tintura de agalla en 1801 cuando trabajaba en un telescopio solar temprano , pero no reconoció el efecto. ^[5]

• Kreft Samo y Kreft Marko (2007). Bases fisicoquímicas y fisiológicas del color dicromático. Naturwissenschaften, doi: 10.1007/s00114-007-0272-9