El dicromatismo (o policromatismo) es un fenómeno en el que el matiz de un material o solución depende tanto de la concentración de la sustancia absorbente como de la profundidad o grosor del medio atravesado. En la mayoría de las sustancias que no son dicromáticas, solo el brillo y la saturación del color dependen de su concentración y del grosor de la capa.
Ejemplos de sustancias dicromáticas son el aceite de semilla de calabaza, el azul de bromofenol y la resazurina. Cuando la capa de aceite de semilla de calabaza tiene menos de 0,7 mm de grosor, el aceite aparece de color verde brillante, y en una capa más gruesa que esta, aparece de color rojo brillante.
El fenómeno está relacionado tanto con las propiedades de la química física de la sustancia como con la respuesta fisiológica del sistema visual humano al color. Esta base fisicoquímica-fisiológica combinada se explicó por primera vez en 2007.
Explicación física
Las propiedades dicromáticas pueden explicarse por la ley de Beer-Lambert y por las características de excitación de los tres tipos de fotorreceptores de cono en la retina humana. El dicromatismo es potencialmente observable en cualquier sustancia que tenga un espectro de absorción con un mínimo local ancho 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 completo verdadero puede no ser necesariamente estrecho. A medida que aumenta el grosor de la sustancia, el matiz percibido cambia desde el definido por la posición del mínimo ancho-poco profundo (en capas delgadas) hasta el tono del mínimo profundo -pero-estrecho (en capas gruesas).
El espectro de absorbancia del aceite de semilla de calabaza tiene el mínimo amplio pero poco profundo en la región verde del espectro y el 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 reforzado 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, cuando se ve a través de la sustancia coloreada (e ignora así la reflexión), la proporción de luz transmitida a 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 Deje que G = e-aGt sea la transmitancia verde y R = e-aRt sea la transmitancia roja. La relación de las dos intensidades transmitidas es entonces (G / R) = e (aR-aG) t. Si la absorbancia roja es menor que el verde, entonces a medida que aumenta el espesor t, también aumenta la proporción de luz transmitida de rojo a verde, lo que hace que el tono aparente del color cambie de verde a rojo.
Cuantificación
El grado de dicromatismo del material se puede cuantificar mediante el índice de dicromaticidad (DI) de Kreft. Se define como la diferencia en el ángulo de matiz (Δhab) entre el color de la muestra en la dilución, donde el croma (saturación de color) es máximo y el color de cuatro veces más diluido (o más delgado) y cuatro veces más concentrado (o más grueso) muestra. Las dos diferencias de ángulo de tono se denominan índice de dicromaticidad hacia el más claro (DIL de Kreft) y el índice de dicromaticidad hacia el más oscuro (DID de Kreft), respectivamente. El índice de dicromaticidad de Kreft DIL y DID 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 grosor de la capa observada se incrementa desde cca 0,5 mm a 2 mm; y cambia ligeramente hacia el verde (para 9 grados) si su espesor se reduce a 4 veces.
Historia
Un registro de William Herschel (1738-1822) muestra que observó el dicromatismo con una solución de sulfato ferroso y tintura de Nogal en 1801 cuando trabajaba en un telescopio solar temprano, pero no reconoció el efecto.