Iryzująca plama benzyny

Iryzujące skrzydła motyla

Iryzacja, tęczowanie, biol. ubarwienie strukturalne (gr. Iris ‘tęcza’) – zjawisko optyczne polegające na powstawaniu tęczowych barw w wyniku interferencji światła białego odbitego od przezroczystych lub półprzezroczystych ciał składających się z wielu warstw substancji o różnych własnościach optycznych. Występuje m.in. na powierzchni minerałów, macicy perłowej, plamach cieczy (np. benzyny), bańkach mydlanych a czasem w atmosferze – na chmurach. Bywa też wywoływane sztucznie i wykorzystywane przy produkcji ozdobnych iryzowanych wyrobów szklanych i ceramicznych.

Nazwa pochodzi z mitologii greckiej od imienia bogini Iris – posłanki bogów, będącej personifikacją tęczy.

Wyjaśnienie fizyczne

Interferencja na cienkich błonach

Tęczowe barwy bańki mydlanej

Kolorowe wzory powstające na plamie oleju lub bańce mydlanej wywołane są odbiciem światła od jej obu powierzchni (zewnętrznej i wewnętrznej) oraz interferencji odbitych promieni. Układ barw przypomina układ barw tęczy, jednak nie są to takie same układy, gdyż przy odbiciu od cienkich warstw decyduje wzmocnienie lub osłabienie interferencyjne, a w tęczy różne kierunki załamania światła w kropli wody w zależności od długości fali światła.

Gdy światło pada na błonkę, pewna jego część odbija się od jej zewnętrznej powierzchni, część przechodzi przez nią i może odbić się od powierzchni wewnętrznej. Obserwowane światło jest sumą obu fal odbitych. Światło odbite od pierwszej powierzchni zwykle ma fazę przeciwną niż światło padające. Światło odbite od tylnej powierzchni nie zmienia fazy w wyniku odbicia, gdy współczynnik załamania materiału za wewnętrzną powierzchnią jest mniejszy od współczynnika załamania światła błonki, a zmienia fazę - gdy jest większy.

Fale odbite w zgodnej fazie

Symulacja odbicia światła od bańki o grubości 690 nm

Światło odbijając się od bańki mydlanej zmienia fazę na przedniej powierzchni, a nie zmienia na tylnej.

Dla fali odbitej prostopadle od powierzchni błonki:

Co odpowiada

Co odpowiada

gdzie:

Dla światła padającego pod kątem do powierzchni droga przebyta przez falę odbitą od tylnej strony błonki jest większa, przy pominięciu załamania światła wynosi:

W związku z tym wzmocnienie zachodzi dla fal o długościach:

zaś wygaszanie:

Interferencja na spękaniach i niejednorodnościach

Mechanizm iryzacji na spękaniach i niejednorodnościach jest identyczny jak dla cienkich warstw. W ciałach stałych grubość warstwy, na której zachodzi interferencja i dyfrakcja światła może być przestrzennie zmienna dając wzory kolorystyczne zgodne ze zmianami grubości warstw.

Mineralogia

Iryzacja na opalu z Etiopii

Barwny, niekiedy migotliwy odblask lub poświata pojawiająca się na ścianach bądź powierzchniach łupliwości jest obserwowany na powierzchni niektórych minerałów, najczęściej przezroczystych. Odmiany:

Gra barw jest wywołana rozszczepieniem się światła odbijanego (dyspersja), załamywanego lub ulegającego ugięciu (dyfrakcja) i interferencji na występach i pęknięciach struktury wewnętrznej takich jak: powierzchnia łupliwości, spękania, dyslokacje, szczeliny, pustki, inkluzje. Bardzo dobrze widoczna jest w labradorze, gdzie określa się ją jako labradoryzacja (labradodoroscencja), w niektórych skaleniach potasowych, tzw. kamieniach księżycowych – opalescencja. W handlu kamieniami szlachetnymi efekt ten wykorzystuje się u kryształu górskiego, sztucznie wywołując w nim pęknięcia.