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.
Fot. Ewa Jastrzębska, zdjęcie na warunkach licencji GNU Free Documentation License
Iryzacja na opalu z Etiopii
Wyjaśnienie fizyczne
W minerałach spowodowana jest interferencją na spękaniach i niejednorodnościach oraz odbiciem światła od jej wielu powierzchni.
Grubość warstwy, na której zachodzi interferencja i dyfrakcja światła może być przestrzennie zmienna dając wzory kolorystyczne zgodne ze zmianami grubości warstw.
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 warstwę, 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.
Fot. Saperaud, Licencja: Creative Commons
Fale odbite w zgodnej fazie
Barwny, niekiedy migotliwy odblask lub poświata pojawiająca się na ścianach bądź powierzchniach łupliwości jest obserwowany na powierzchni niektórych minerałów, najczęściej przezroczystych.
Odmiany iryzacji:
- labradoryzacja – gra barw w metalicznie lśniących odcieniach, często niebieska lub zielonkawa,
- opalescencja – mlecznobiała, mlecznoniebieska lub perłowo lśniąca poświata,
- schillerescencja – migotliwość odznaczająca się tęczową grą barw bądź efektem charakterystycznej migotliwości.
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.
Iryzowanie ozdobne
Iryzowanie to także metoda zdobienia szkła polegającą na wytworzeniu na jego powierzchni cienkiej przezroczystej warstewki mieniącej się barwami tęczy. Jest to dość łatwy do wykonania i stosunkowo tani sposób zdobienia i wykorzystuje się go w zdobnictwie wyrobów szklanych i ceramicznych. Rezultat jest efektowny i stosuje się tę metodę do zdobienia wyrobów gospodarczych, galanterii i biżuterii.
Wyroby iryzowane były wytwarzane na Bliskim Wschodzie już od IX w. W Hiszpanii produkowano je XIV-XVII w.
Fot. Pschemp, zdjęcie na warunkach licencji GNU Free Documentation License
Iryzowane wyroby ceramiczne
Szkło pokrywa się cienką warstwą substancji o współczynniku załamania światła większym od współczynnika załamania światła w szkle. Szkło iryzowane zachowuje przezroczystość i tylko światło odbite od powierzchni szkła staje się różnobarwne. Warstwa ta musi dobrze przylegać do szkła, być wytrzymała na ścieranie oraz odporna na działanie wody.
Stosuje się trzy metody iryzacji:
- hutnicza, która polega na osadzaniu par związków iryzujących na powierzchni gorącego szkła bezpośrednio po ukształtowaniu szkła,
- próżniowa polegająca na osadzaniu par związków iryzujących na szkle w aparaturze próżniowej,
- malarska polegająca na nanoszeniu na zdobione szkło warstwy farb iryzujących i ogrzewaniu całości do temperatury bliskiej temperaturze mięknienia szkła.
Warstwę iryzującą tworzą tlenki metali, które odpowiednio zmieniają współczynnik załamania światła. Popularne gatunki szkła mają współczynnik załamania światła ok. 1,5-1,6. Współczynnik warstewki iryzującej powinien przekraczać 2,2. Współczynniki załamania światła czystych tlenków kilku metali wynoszą:
- tlenek cynawy SnO – 1,86
- dwutlenek tytanu TiO2 – 2,69
- trójtlenek bizmutu Bi2O3 – 2,45
- dwutlenek cezu CsO2 – 2,20
- trójtlenek antymonu Sb2O3 – 3,01
Składnikami past stosowanych do iryzowania szkła są sole metali, które w procesie technologicznym ulegają termicznemu rozkładowi z wytworzeniem aktywnych tlenków, które reagują ze szkłem. Najczęściej stosowanymi solami przy iryzacji są związki cyny i tytanu.
Iryzacja ceramiki
Dla uzyskania efektu iryzacji ceramikę pokrywa się farbą zrobioną z siarki połączonej z tlenkiem miedzi lub tlenkiem srebra i żywicą, którą nanosi się bezpośrednio na naczynie lub polewę cynową. Po wypaleniu przy małym dostępie powietrza, naczynie nabiera połysku i mieni się tęczowymi barwami. Farba ta nosi nazwę luster i została wynaleziona w Egipcie około IX w.. Była stosowana w Mezopotamii, Hiszpanii i Włoszech w XIV, XV i XVI w.
Naturalna iryzacja szkła
Zaobserwowano, że szkła leżące długi czas w ziemi ulegają naturalnej iryzacji.
Szkło okienne produkowane, obecnie rzadko stosowaną, metodą walcowania stalowymi walcami czasami ulegało zanieczyszczeniu na powierzchni związkami metali. Związki te dyfundując w warstwie powierzchniowej tworzą cienką warstwę, na której światło ulega interferencji. Powstające wzory są zazwyczaj symetryczne względem wnoszonego zanieczyszczenia. Efekty te są przyczyną pojawiania się „cudownych postaci” na szybach.
