肥皂泡有彩色条纹是因为发生了什么现象(为什么是彩色的)
老飞驰 • 2022-10-04 10:20:01 • 5610次 • 热点
相信很多人,小时候在洗手的时候,或多或少都用肥皂或者洗手液吹过肥皂泡。小编上小学的时候,特别爱在太阳底下和小伙伴比赛,看谁可以吹出又大又漂亮的肥皂泡。看着无数的肥皂泡漂浮在空中,这应该是很多人童年美好的回忆。
在吹肥皂泡的时候,不少小伙伴都发现,每个泡泡的颜色都是不一样的。在阳光下看,我们会发现:有的是五颜六色,有的是单色,有的甚至是无色。那这一切到底是因为什么原因呢?是因为肥皂本身颜色的问题吗?
小编在这里要告诉大家,这其实和肥皂没有任何关系,导致泡泡颜色不一样的原因,要从光学角度去分析。这一切就是光的干涉,如果换成物理知识来理解,就是我们曾经学过的薄膜干涉现象。
在这里,小编先简单地为大家解释一下:当一束光照向薄膜。因为薄膜与外界的折射曲度不同,光会被薄膜的不同界面反射。此时,不同界面反射的光,会因为相位产生干涉,从而形成新的光波,这一过程被称为薄膜干涉。
不过,相信还是有不少的朋友会有疑问:肥皂泡五颜六色和薄膜干涉有什么关系呢?大家不要着急,小编先给大家举个例子说明一下。上个世纪,物理学家发现:光波和水波一样,都具有波动性。比如,我们打水漂,向水中扔几颗石子。
石子在水中产生波纹,几个波纹的涟漪相遇,相互干涉,形成干涉花纹。此时,我们仔细观察,就会发现这些水波纹,某些位置处的振动一直在加强,而另一些位置处的振动却一直在减弱。
因此,当两束、甚至多束频率相同的光相遇时,也会产生相互干涉的情况。比如,某些光的振动频率增强,因此该位置较亮,称为相长干涉;而某些光振动频率减弱,因此这里会较暗,称作相消干涉。
而事实上,肥皂泡虽然是透明薄膜,看起来是一个整体,但实际上,它是由上、下两个表面组成。当一束光照射在表面时,会分别被薄膜的不同的表面反射。
因此,当我们吹出的肥皂泡飘向空中时,太阳光会直接照射在肥皂泡表面。此时,太阳光会在肥皂泡上、下两个表面产生作用,反射变为两束相互干涉的反射光线。
不过,小编要补充一点:不同厚度的膜,可以使一定波长(颜色)的太阳光,产生稳定的相长干涉、相消干涉。比如,上表面肥皂泡薄膜厚度满足黄色光的相长干涉条件,那么我们就会在这里看到黄色。如果满足绿色,我们就会看到绿色。
但是,真实情况是,当一个肥皂泡从被吹出到破裂,肥皂泡的厚度从未停止过变化。而当肥皂泡的薄膜厚度变化时,光的薄膜干涉情况也一直在随之改变。并且,由于肥皂泡在各处的薄膜厚度并不平均,就会产生我们所看见的现象。
众所周知,太阳光是由7种单色光组成的。在薄膜厚度不同的地方,有的颜色会被加强,有的颜色会被减弱,有的颜色甚至会被抵消。所以,在色彩上,我们会看到,有些泡泡黄色,有些肥皂泡不同的位置是黄红绿三色,有的甚至是五颜六色。
然而,这种现象的发生,不止于肥皂泡。在现实生活中,任何的透明薄膜只要有光线射入,都会发生这种情况。比如:蜻蜓的翅膀、CD唱片,在太阳光的照射下,它们都会呈现出缤纷斑斓的色彩。
此时,大家应该明白,为什么肥皂泡是五颜六色的。不过,很多人还有一个疑问:为什么有的肥皂泡是无色的呢?这又怎么解释得通呢?
肥皂泡在阳光下的颜色与肥皂泡薄膜的厚度有关。因为,并不是任何厚度的透明薄膜都可以在阳光的照射下,发生光的薄膜干涉现象。如果,肥皂泡的薄膜太厚或者太薄,其上、下表面反射的光就不会相互干涉现象。
如上图所示,我们可以发现,随着肥皂泡的厚度增加,太阳光下它的颜色也在不停改变。因为肥皂泡的薄膜厚度不均匀,所以我们才会看到五颜六色的肥皂泡。
但是,在图表中,一旦薄膜的厚度小于100nm,或者大于1000nm时;肥皂泡就会因为厚度的原因,不再发生光导致干涉效应。从而,不能影响反射光的颜色,肥皂泡从此变成无色(白色)。
因此,当肥皂泡介于100nm -1000nm的区间中,被吹得越大,薄膜变得越薄,越可以满足光的薄膜干涉条件,肥皂泡的颜色才会越美丽。大家明白了吗,回家可以试一试!当然,要结合自身的肺活量,不要吹得太大容易缺氧。
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