二色性

二色性（或多色性）是一种现象，即材料或溶液的色调既取决于吸收物质的浓度，又取决于所穿越介质的深度或厚度。在大多数不是二色性的物质中，只有颜色的亮度和饱和度取决于其浓度和层厚。分色性物质的例子是南瓜籽油、溴酚蓝和雷沙津。当南瓜籽油层的厚度小于0.7毫米时，该油看起来是鲜绿色的，而在比这更厚的层中，它看起来是鲜红色的。这种现象与物质的物理化学特性和人类视觉系统对颜色的生理反应都有关。这种物理化学-生理学的综合基础在2007年首次被解释。在宝石中，二色性有时被称为"Usambara效应"。

二色性可以用比尔-朗伯定律和人类视网膜中三种类型的锥体光感受器的激励特性来解释。在任何具有吸收光谱的物质中都可能观察到二色性，这些吸收光谱有一个宽而浅的局部最低点和一个窄而深的局部最低点。深层最小值的明显宽度也可能受到人眼可见范围的限制；在这种情况下，真正的全宽不一定是窄的。随着物质厚度的增加，可感知的色调会从宽而浅的最小值的位置（在薄层）变为深而窄的最小值的色调（在厚层）。南瓜籽油的吸收光谱在光谱的绿色区域有宽而轻的最小值，在红色区域有深而窄的局部最小值。在薄层中，任何特定的绿色波长的吸收都没有红色最小值那么低，但有一个更宽的绿色波长带被透射出来，因此整体上看起来是绿色的。根据比尔-朗伯定律，当通过有色物质观察时（因此忽略了反射），在一个给定的波长，T，透射的光的比例随着厚度t呈指数下降，T=e-at，其中a是该波长的吸收率。让G=e-aGt为绿色透射率，R=e-aRt为红色透射率。

那么这两个透射强度的比值为（G/R）=e（aR-aG）t。如果红色的吸光度小于绿色的吸光度，那么随着厚度t的增加，红色与绿色透射光的比例也会增加，这就导致颜色的表观色调从绿色转向红色。

材料的二色性程度可以通过Kreft的二色性指数（DI）进行量化。它被定义为稀释时样品的颜色（xxx色度（颜色饱和度））与四倍稀释（或更薄）和四倍浓缩（或更厚）样品的颜色之间的色相角差异（Δhab）。这两种色相角度的差异分别被称为对浅色的二色性指数（Kreft'sDIL）和对深色的二色性指数（Kreft'sDID）。南瓜油是二色性xxx的物质之一，Kreft的二色性指数DIL和DID分别为-9和-44。这意味着，当观察层的厚度从大约0.5毫米增加到2毫米时，南瓜油的颜色从黄绿色变为橙红色（在Lab色彩空间中为44度）；如果其厚度减少4倍，则略微向绿色变化（9度）。

据记载，威廉-赫歇尔（1738-1822）在1801年使用硫酸亚铁和坚果酊的溶液观察到了二色性，当时他正在制作一个早期的太阳望远镜，但他并没有认识到这种效果。