二色性

二色性（または多色性）は、物質または溶液の色相が、吸収物質の濃度および横断される媒体の深さまたは厚さの​​両方に依存する現象である。二色性でないほとんどの物質では、色の明るさと彩度のみがその濃度と層の厚さに依存します。

二色性物質の例はカボチャ種子油、ブロモフェノールブルーおよびレサズリンである。カボチャ種子油の層が0.7mm未満の厚さのとき、油は明るい緑色に見え、これよりも厚い層では、明るい赤色に見える。

この現象は、物質の物理化学的性質および人間の視覚系が色付けする生理学的反応の両方に関連する。この物理化学的生理学的基礎を合わせたものは、2007年に初めて説明された。

物理的な説明
2色性は、ビー・ランバートの法則と、ヒト網膜における3種類の円錐受光体の励起特性によって説明することができる。二色性は、1つの幅広いが浅い局所極小と1つの狭いが深い局所的極小とを有する吸収スペクトルを有する物質において潜在的に観察可能である。深い最小値の見かけ上の幅はまた、人間の目の可視範囲の終わりによって制限され得る。この場合、真の全幅は必ずしも狭くなくてもよい。物質の厚さが増加するにつれて、知覚される色相は、幅が浅い最小（薄い層）の位置によって定義される色相から深いが狭い最小の色相（厚い層）に変化する。

カボチャ種子油の吸光度スペクトルは、スペクトルの緑色領域では幅が浅い最小値を有し、赤色領域では極小極小値を有する。薄い層では、任意の特定の緑色波長における吸収は、赤色最小値ほど低いわけではないが、緑色波長のより広い帯域が透過し、したがって、全体的な外観は緑色である。この効果は、人間の目の光受容体の緑に対する感度が高く、コーン光受容体感度の長波長限界による赤透過率帯の狭小化によって向上する。 Beer-Lambertの法則によれば、着色された物質を見ると、反射を無視すると、所与の波長で透過する光の割合Tは、厚さtで指数関数的に減少し、T = e-at（aは吸光度その波長で。緑色透過率をG = e-aGt、赤色透過率をR = e-aRtとする。 2つの透過強度の比は、（G / R）= e（aR-aG）tである。赤色の吸光度が緑色よりも小さい場合、厚さtが増加すると赤色から緑色の透過光の比も増加し、色の見掛けの色相が緑色から赤色に変化する。

定量
材料の二色性の程度は、Kreftの二色性指数（DI）によって定量化することができる。これは、彩度（彩度）が最大であり、4倍の色がより薄く（またはより薄く）かつ4倍（またはより濃い）である希釈における試料の色の間の色相角（Δhab）の差として定義されるより厚い）サンプル。 2つの色相角の差は、より明るい方（KreftのDIL）への二色性指数と、より暗い方（KreftのDID）への二色性指数と呼ばれる。最も二色性の高い物質の1つであるカボチャ油のKreftの二色性指数DILおよびDIDは、それぞれ-9および-44である。これは、観察された層の厚さがcca0.5mmから2mmに増加すると、カボチャ油は緑 – 黄色からオレンジ – 赤色（Lab色空間で44度）に変化することを意味する。その厚さが4倍に減少すると、緑に向かってわずかに変化する（9度）。

歴史
ウィリアム・ハーシェル（William Herschel、1738-1822）の記録は、初期の太陽望遠鏡を使って1801年に硫酸第一鉄とナットゴンのチンキを用いて二色性を観察したが、その効果を認識していないことを示している。