Le dichromatisme (ou polychromatisme) est un phénomène où la teinte d’un matériau ou d’une solution dépend à la fois de la concentration de la substance absorbante et de la profondeur ou de l’épaisseur du milieu traversé. Dans la plupart des substances qui ne sont pas dichromatiques, seule la luminosité et la saturation de la couleur dépendent de leur concentration et de l’épaisseur de la couche.

Des exemples de substances dichromatiques sont l’huile de graines de citrouille, le bleu de bromophénol et la résazurine. Lorsque la couche d’huile de graines de citrouille a moins de 0,7 mm d’épaisseur, l’huile apparaît vert vif, et en couche plus épaisse, elle apparaît rouge vif.

Le phénomène est lié à la fois aux propriétés physico-chimiques de la substance et à la réponse physiologique du système visuel humain à la couleur. Cette base physico-chimique-physiologique combinée a été expliquée pour la première fois en 2007.

Explication physique
Les propriétés dichromatiques peuvent être expliquées par la loi de Beer-Lambert et par les caractéristiques d’excitation des trois types de photorécepteurs coniques dans la rétine humaine. Le dichromatisme est potentiellement observable dans toute substance qui a un spectre d’absorption avec un minimum local large mais peu profond et un minimum local étroit mais profond. La largeur apparente du minimum profond peut également être limitée par la fin de la gamme visible de l’œil humain; dans ce cas, la vraie largeur totale peut ne pas être nécessairement étroite. À mesure que l’épaisseur de la substance augmente, la teinte perçue change de celle définie par la position du minimum large-mais-peu profond (en couches minces) à la teinte du minimum profond-mais-étroit (en couches épaisses).

Le spectre d’absorbance de l’huile de graines de citrouille a le minimum large-mais-peu profond dans la région verte du spectre et le minimum local profond dans la région rouge. Dans les couches minces, l’absorption à toute longueur d’onde verte spécifique n’est pas aussi faible que pour le minimum rouge, mais une bande plus large de longueurs d’onde verdâtre est transmise, et par conséquent l’apparence générale est verte. L’effet est renforcé par la plus grande sensibilité au vert des photorécepteurs dans l’œil humain, et le rétrécissement de la bande de transmittance rouge par la limite de longueur d’onde de la sensibilité des photorécepteurs coniques. Selon la loi de Beer-Lambert, en regardant à travers la substance colorée (et en ignorant la réflexion), la proportion de lumière transmise à une longueur d’onde donnée, T, diminue exponentiellement avec l’épaisseur t, T = e-at, où a est l’absorbance à cette longueur d’onde. Soit G = e-aGt la transmittance verte et R = e-aRt la transmittance rouge. Le rapport des deux intensités transmises est alors (G / R) = e (aR-aG) t. Si l’absorbance rouge est inférieure au vert, alors, à mesure que l’épaisseur t augmente, le rapport de la lumière transmise du rouge au vert augmente également, ce qui fait passer la teinte apparente de la couleur du vert au rouge.

Quantification
L’étendue du dichromatisme du matériau peut être quantifiée par l’indice de dichromaticité (DI) de Kreft. Elle est définie comme la différence d’angle de teinte (Δhab) entre la couleur de l’échantillon à la dilution, où la saturation chromatique est maximale et la couleur quatre fois plus diluée (ou plus mince) et quatre fois plus concentrée (ou plus épais) échantillon. Les deux différences d’angle de teinte sont appelées indice de dichromaticité vers un plus léger (DIL de Kreft) et un indice de dichromaticité vers un plus sombre (DID de Kreft) respectivement. L’indice de dichromaticité de Kreft DIL et DID pour l’huile de citrouille, qui est l’une des substances les plus dichromatiques, est de -9 et -44, respectivement. Cela signifie que l’huile de citrouille change de couleur du vert-jaune au rouge-orangé (pour 44 degrés dans l’espace couleur Lab) lorsque l’épaisseur de la couche observée est augmentée de cca 0,5 mm à 2 mm; et il change légèrement vers le vert (pour 9 degrés) si son épaisseur est réduite pour 4 fois.

Histoire
Un enregistrement de William Herschel (1738-1822), montre qu’il a observé le dichromatisme avec une solution de sulfate ferreux et de teinture de nutgall en 1801 en travaillant sur un télescope solaire précoce, mais il n’a pas reconnu l’effet.