透明的肥皂水,变成泡泡后就成了彩色,这是为什么呢

2024-07-17 07:30:37作者:饭克斯

吹肥皂泡可能是很多人童年时玩过的游戏。五彩缤纷的泡泡半空中飘扬,泡泡上还会继续倒影出五颜六色的花草树木房子,如同童话里的情景一般。

但是肥皂泡怎么会发生七色彩虹一样的绚丽多彩色彩,还不断产生着转变呢?而你有没有留意过,当肥皂泡的色彩逐渐褪掉变为黑灰色的情况下,就即将裂开了呢?

而这种实际上都源于一种叫“薄膜干预”的声学状况。大家一般用洗洁剂(洗洁剂,肥皂粉这些)以一定的占比加水来吹肥皂泡,因此泡泡便是被洗洁剂分子结构包囊着的一层很薄的收缩水。那麼当光照射这一层水的薄膜时,都产生些什么?

气体和水全是能够通过光的物质,他们的交汇处称为“页面”。当光碰到一个页面时,一部分会被反射回家,也有一部分会砥砺前行,产生映射。比如把一根筷子插渗水里,如果我们从侧边看,就会发觉水中的木筷弯曲了,这就是映射;而在我们俯瞰河面时,假如视角适合得话也可以见到木筷的镜像系统,这就是反射了。这构成肥皂泡的很薄的收缩水,就占有2个“气体-水”的页面:光从空气中遇到收缩水,也就是第一个“气体-水”页面时,一部分反射,一部分映射;而映射的一部分越过收缩水,又碰到第二个“气体-水”的页面,这时候又有一部分光被反射了回来,而另一部分则越过它,返回了气体里。那样有一部分光在离去收缩水以前,就会被来来去去地反射很数次。

光有一种特性——同处一处的好几条光波会互相累加本身的抗压强度。那样的状况称为“干预”,是一种“积分电路更强,正相反相消”的实际效果:假如一束光的谷值和另一束光的最高值累加在一起,结果就会越来越更强;而假如一束光的谷值和另一束光的谷值累加在一起,结果就会互相相抵。这两大类状况各自称为“相长干预”和“相消干预”。

在肥皂泡薄膜中被来来去去反射的光,就会产生干预。但是一般而言,彻底的相长干预和基本的相消干预是两个极端,具体干预的状况会在彼此之间。并且具体干预的状况和可见光波长(也就是色调),及其薄膜的薄厚都是有关联,这就使有一些色彩的反射光被消弱了,有一些色彩的反射光被提高了。因此薄膜上就造成了转变的色彩,而不会再是“乳白色”的日光了。

当一个肥皂泡被吹出以后,它并不是是牢固不会改变的,泡泡的薄厚实际上一直在转变。在作用力的效果下,泡泡顶端的水就会往两边流动性,造成泡泡顶端比底端先变软;另外泡泡中的水份也会持续挥发。总体来说泡泡从吹出以后就会渐渐地变软,最终薄到承受不起外部的工作压力冲击性,就破了。在肥皂泡持续变软的环节中,薄膜干预的情况也会随着转变,促使肥皂泡表层展现出持续变动的色彩。

七彩的肥皂泡不仅能够赏析,大家实际上可以从泡泡的色彩上推论它的薄厚。电子计算机仿真模拟的结果显示,泡泡表层反射光的颜色,和入射角的倾斜角,及其薄膜薄厚的关系图,也像一条绚丽多彩的七色彩虹。

较为厚的薄膜,他们反射的形状基本上就在淡淡的红色和绿色中间循环转变。但当薄膜薄厚降至500nm下列时,大量的色彩逐渐发生,而且色调也会显得更为艳丽。例如艳丽的橙色和深蓝色,就发生在薄膜薄厚在100nm到450nm中间的情况下。这一薄厚类似仅有头发丝直径的200分之一。假如再薄下来,薄膜就将慢慢暗淡,变为黑灰色了。这是由于此刻薄膜早已薄到没法对能见光产生高效的干预,绝大多数光都越过薄膜“外流”了,因此也就基本上就没有反射光了,表明出黑灰色。此刻肥皂泡就离裂开很近了。

因此如果你见到泡泡上发生艳丽的金黄,深蓝色两色的花纹时,你就知道它即将顶不住了。假如你要在泡泡里吹大量的泡泡,那最好是挑选从淡红,淡绿的地区戳进来,由于仅有那边的泡泡薄膜才较为厚,经得起戳。

薄膜干预的状况,不仅只发生在肥皂泡上。一切薄厚与可见光波长类似的全透明薄膜,在适宜标准下都是会发生这类薄膜干预。比如池塘上的油渍膜也会展现彩虹色;摄像机镜头,防蓝光镜片眼镜片,被水淹过的刀头表层,也会展现出独特的色彩。这种色彩的身后,实际上全是薄膜干预的实际效果。

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