陽(yáng)光下泡泡為什么是彩色的原因

肥皂泡不僅有彩虹般的顏色，而且還在不斷變化。當(dāng)肥皂泡的顏色褪色并變成灰黑色時(shí)，意味著它即將破裂，當(dāng)光線照射到這層薄薄的水膜上時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢?在陽(yáng)光下泡泡為什么是彩色的?

在陽(yáng)光下泡泡為什么是彩色的

空氣和水是透光介質(zhì)，它們的結(jié)合點(diǎn)稱(chēng)為界面。當(dāng)光遇到界面時(shí)，一部分會(huì)被反射回來(lái)，一部分會(huì)繼續(xù)向前移動(dòng)并被折射。我們把一根筷子插入水中，從側(cè)面看，會(huì)發(fā)現(xiàn)水中的筷子是彎曲的，這就是折射。當(dāng)我們俯視水面時(shí)，角度合適，還可以看到筷子的鏡像，這就是反射。

薄膜干涉的現(xiàn)象，不僅僅只出現(xiàn)在肥皂泡上。任何厚度與可見(jiàn)光波長(zhǎng)差不多的透明薄膜，在合適條件下都會(huì)產(chǎn)生這種薄膜干涉。例如，水塘上的油污膜也會(huì)呈現(xiàn)彩虹色;相機(jī)鏡頭、防藍(lán)光眼鏡鏡片、被火燒過(guò)的刀片表面，也都會(huì)顯示出特殊的色彩。這些色彩的背后，其實(shí)都是薄膜干涉的效果。

陽(yáng)光下彩色泡泡

泡泡其實(shí)就是被洗滌劑分子包裹著的一層薄薄的水膜?；蛟S我們已經(jīng)知道，空氣和水都是可以透過(guò)光的介質(zhì)，它們的交界處叫作“界面”。當(dāng)光遇到一個(gè)界面時(shí)，一部分會(huì)被反射回來(lái)，還有一部分會(huì)繼續(xù)前進(jìn)，發(fā)生折射。

光的反射、折射、吸收與分散

肥皂泡上的一層水膜，看起來(lái)非常的薄，但在微觀上來(lái)看卻擁有兩個(gè)“空氣-水”界面。光從空氣中遇上水膜，先后遇到這兩個(gè)“空氣-水”界面，每遇到這個(gè)界面時(shí)，便會(huì)有一部分的光直接發(fā)生反射改變?cè)瓉?lái)的方向，而另一部分會(huì)發(fā)生折射直至有一部分穿過(guò)水膜回到空氣當(dāng)中。于是，其中一部分的光會(huì)在水膜中循環(huán)反射多次，發(fā)生干涉現(xiàn)象。

干涉是光的一種基本性質(zhì)。同一時(shí)刻在同一位置上的多條光波會(huì)互相疊加各自的光強(qiáng)度，也即發(fā)生了干涉現(xiàn)象。而干涉產(chǎn)生的效果與相位有關(guān)，以致產(chǎn)生兩個(gè)極端的效果——同相更強(qiáng)，反相相消。在物理學(xué)上，將兩束光的峰值疊加在一起變得更強(qiáng)稱(chēng)為“相長(zhǎng)干涉”，而兩束光的峰值和谷值分別疊加在一起互相抵消則稱(chēng)為“相消干涉”。這是干涉中的兩種極端情況，在通常情況下，實(shí)際的干涉會(huì)介于相長(zhǎng)干涉和相消干涉之間。

相長(zhǎng)干涉及相消干涉

光的頻率(也即光的顏色)以及薄膜的厚度對(duì)實(shí)際干涉的具體情況又會(huì)產(chǎn)生影響，以至于某些波長(zhǎng)的反射光會(huì)被削弱，而有的波長(zhǎng)則會(huì)被增強(qiáng)，光強(qiáng)度的增減使薄膜上出現(xiàn)不斷變化的色彩。

日常生活中，我們也可以觀察到，吹出來(lái)的泡泡會(huì)往下滴水。同理，在重力因素的影響下，泡泡頂部的水膜會(huì)先變薄，再加上水分的蒸發(fā)，使得水膜上光的干涉情況時(shí)刻發(fā)生變化，使泡泡呈現(xiàn)出光影的變化。

怎樣讓泡泡保持的時(shí)間更久?保持時(shí)間的秘訣，是讓泡泡周?chē)沫h(huán)境盡量濕潤(rùn)。如果你想讓泡泡停在你的書(shū)桌上，那最好先把書(shū)桌弄濕，否則干燥的桌面一接觸泡泡，就會(huì)將水分吸走，把泡泡弄破?？赡苣阋呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)泡泡停留在塑料、雨衣、橡膠手套這些防水材料上時(shí)，能夠保持更長(zhǎng)的時(shí)間，甚至你還可以用這些材料來(lái)把泡泡當(dāng)乒乓球顛。這是因?yàn)?，這些材料都具有疏水性，水不喜歡它們，喜歡躲它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，所以泡泡一遇到它們，就彈開(kāi)了。玩累的時(shí)候，你也就給泡泡找一個(gè)最安全的地方——水面，泡泡在那里，能保持的時(shí)間最長(zhǎng)。

2、怎樣讓泡泡更結(jié)實(shí)?如果想讓泡泡不那么容易破，可以加入一些甘油或白糖，這些物質(zhì)能夠讓泡泡更具韌性。你吹過(guò)的最大的泡泡有多大?聽(tīng)科學(xué)家說(shuō)，泡泡最高能吹4米，寬度呢

3、怎樣搭建泡泡塔?泡泡擠在一起時(shí)，接觸面會(huì)緊貼在一起，你發(fā)現(xiàn)兩個(gè)泡泡之間的面會(huì)向哪個(gè)方向凸起呢?有沒(méi)有觀察過(guò)?當(dāng)小泡泡和大泡泡接觸后，凸起會(huì)朝著大泡泡那方，兩個(gè)大小一樣的泡泡遇到一起，中間層會(huì)不偏不倚。三個(gè)勢(shì)均力敵的泡泡在一起呢?接觸面形成的角度恰好都是120°。那么更多的泡泡放一塊又會(huì)怎樣?不如動(dòng)手試試看吧!

沒(méi)有最寬，只有更寬。你要不要挑戰(zhàn)一下呢?

那為什么顏色會(huì)變化呢?并且還會(huì)慢慢消失?

顏色變化的原因前面已經(jīng)說(shuō)了，那就是因?yàn)楣獾母缮媸请S機(jī)的，因?yàn)椴煌胤降念伾珪?huì)隨機(jī)變化，而慢慢消失的原因是泡泡就算在輕也仍是有重量的，在重力的作用下頂部的水會(huì)慢慢往兩側(cè)流，加上水分的不斷蒸發(fā)，所以頂部的這層薄膜就會(huì)越來(lái)越薄，最終破裂。