Что такое дихроическое стекло

Что видит наблюдатель, рассматривая изделие из дихроического стекла? Он замечает два различных цвета, видных в зависимости от угла зрения на предмет. Например, поверхность, кажущаяся зеленой при фронтальном освещении, будет казаться красной при боковом. Отсюда и происходит термин "дихроический", означающий буквально "два цвета" от греческих слов «di» (два) и «chroos» (цвет).

Дихроизм – оптическое явление, первоначально относящееся к кристаллам, имеющим оптическую асимметрию, то есть различную окраску при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней. Например, кристалл апатита меняет свою окраску в зависимости от угла зрения от светло-жёлтого до зеленого цвета. Впервые это свойство кристаллов избирательно поглощать свет различных длин волн в зависимости от направления поляризации было описано французским геологом П.Кордье (P.Cordier) в 1809 году на примере минерала, названного в честь первооткрывателя кордиеритом.

Современное понятие дихроизма содержит в первую очередь способность материала делить световой поток на две (и более) части, например, дихроичный фильтр, применяемый в осветительных приборах и цифровой технике, отражает одну и пропускает другую часть спектра падающего на него излучения.

Все мы наблюдали явление дихроизма, любуясь зелеными переливами павлиньего пера или пламенной игре света в опале. Существует удивительная тропическая бабочка Morpho, что в переводе с греческого означает «красивая». «Кусочком неба, упавшим на землю», называют ее индейцы: бабочка отражает фантастический голубой цвет. Если она раскрывает крылья, то видна с расстояния двух с половиной километров, а если сложит – становится совсем незаметной даже вблизи. Самое поразительное в этом уникальном создании природы, что сами крылья бесцветны, цвет изменяется не за счет пигментации, а за счет их оптических свойств. Учены выяснили, что краски (отраженный свет) играют только за счет того, что в разных местах красочных пятен имеется наноструктура разной геометрии – крохотные разнообразные нановолоски.

По такому же принципу устроены искусственно созданные дихроические поверхности – они представляют собой множество сверхтонких слоев оксидов металлов толщиной в миллионные доли сантиметра. Для получения нужного эффекта на поверхность прозрачной пластины наносят от десяти до двухсот слоев с чередующимися высоким и низким показателями преломления.

Таким образом, понятие «дихроического стекла» содержит определенную неточность – само стекло прозрачно, различные цвета, которые мы видим, создаются микротонкими слоями металлических окисей. Микротонкие слои прозрачны, сами по себе они не несут никакого цвета, они лишь играют роль фильтра, позволяя лучам света с определенной длиной волны проходить через пластину стекла или отражаться от нее, создавая различные цветовые эффекты.

Почему именно стекло стало идеальным материалом для создания искусственных дихроических поверхностей? Стекло устойчиво, твердо, в состоянии противостоять довольно высоким температурам, не боится влажности или растворителей, и главное, оно прозрачно. Уникальность дихроического фильтра в том, что он не поглощает света, луч с любой длиной волны, попадающий на него, либо отражается, либо пропускается (в цветном стекле, напротив, испускается лишь часть цветного спектра, остальное поглощается). В зависимости от толщины каждого микрослоя, сочетания металлических окисей и свойств самого стекла, дихроический фильтр выборочно отражает свет с определенной длиной волны, создавая различные цвета, которые мы видим. Можно было бы сравнить дихроическую поверхность с наслоенными друг на друга микротонкими зеркалами. Переливчатость происходит, когда световые волны, отраженные от всех слоев, совпадают по фазе и объединяются.

Подобным же образом происходят известные нам примеры переливчатости в живой природе и естественных явлениях. Мерцающие синие крылья бабочки Morpho - результат прохождения и отражения света через многослойные микроструктуры хитина на крыле бабочки. Подобные микроструктуры создают переливающиеся зеленые цвета на перьях павлина и на шее селезней и металлический блеск крыльев жуков. Зеленое отражение глаз кошки ночью происходит из-за слоистой структуры ее глазной сетчатки, перламутровый блеск жемчужины получается из-за множества слоев карбоната кальция, которыми покрыт жемчуг. Наконец, опалы обязаны своей игрой света микрослоям коллоидной воды внутри кремниевого диоксида.

Прежде чем технология производства дихроического стекла не сформировалась, не существовало искусственного материала, который обладал бы истинной переливчатостью в техническом смысле. Только когда космическая промышленность заинтересовалась производством дихроических покрытий для оптических систем, мерцающие и изменяющиеся под различными углами зрения цвета стали доступными творческому сообществу.

По сравнению с прочими художественными формами работы со стеклом, создание дихроических поверхностей – новейший и прогрессивнейший метод, основанный на самых современных технологиях, в том числе и нанотехнологии. Не устоялось пока и единое название для этой техники. В современной русской речи можно встретить два варианта кальки с английского термина dichroic glass - «дихроическое» и «дихроичное» стекло. Изначально в технической литературе более широкое распространение получил термин «дихроичный» (фильтр), но для бижутерии тем не менее чаще используется фраза «дихроическое стекло».