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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)

2023-05-28 00:48:37投稿人 : yq4qlskj围观 : 59 次0 评论

我相信很多人,小时候洗手的时候,或多或少都会用肥皂或者洗手液吹透肥皂泡。边肖上小学的时候,特别喜欢和朋友在阳光下比赛,看谁能吹出又大又漂亮的肥皂泡。看着无数肥皂泡在空里漂浮,应该是很多人童年的美好回忆。

吹肥皂泡的时候,很多朋友发现每个泡泡的颜色都不一样。在阳光下看,会发现有的是彩色的,有的是单色的,有的甚至是无色的。那么这一切的原因是什么呢?是因为肥皂本身的颜色吗?

边肖在这里想告诉大家,这和肥皂无关,气泡颜色不同的原因要从光学角度来分析。这一切都是光的干涉,如果用物理知识来理解,就是我们所学的薄膜干涉现象。

在这里,边肖将简要地向你解释:当一束光照射在胶片上。由于薄膜的折射曲率与外界不同,光线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而发生干涉,从而形成新的光波。这个过程被称为薄膜干涉。

但是,相信很多朋友还是会有疑问:五颜六色的肥皂泡和胶片干涉有什么关系?别担心,边肖会先给你举个例子。在上个世纪,物理学家发现光波和水波一样不稳定。例如,我们往水里扔几块石头。

石头在水中荡漾,几道波纹相遇并相互干涉形成干涉图案。这个时候,我们仔细看,就会发现这些水波纹。一些位置的振动一直在加强,而另一些位置的振动一直在减弱。

因此,当两束甚至更多束相同频率的光相遇时,也会相互干涉。比如有些光的振动频率增加,所以位置变亮,这叫相长干涉;而有些光振动频率减弱,所以这里会暗,这叫相消干涉。

其实肥皂泡虽然是透明膜,看起来是一个整体,但实际上是由上下两面组成的。当一束光照射到表面时,它会被薄膜的不同表面反射。

所以当我们吹出来的肥皂泡飘进空时,阳光会直接照在肥皂泡的表面。这时阳光会作用在肥皂泡的上下表面,反射就变成了两条互相干涉的反射光线。

但边肖要补充的是,不同厚度的薄膜可以使某一波长(颜色)的太阳光产生稳定的相长干涉和相消干涉。比如上表面肥皂泡膜的厚度满足黄光的相长干涉条件,那么我们在这里就会看到黄色。如果我们满足绿色,我们就会看到绿色。

然而事实是,当一个肥皂泡被吹出至破裂时,肥皂泡的厚度从未停止变化。当肥皂泡的薄膜厚度变化时,光的薄膜干涉总是变化的。而且由于肥皂泡的膜厚度并不是处处均匀,所以才会出现我们看到的现象。

众所周知,太阳光是由七种单色光组成的。膜厚不一样的地方,有的颜色会增强,有的颜色会减弱,有的颜色甚至会偏移。所以在颜色上,我们会看到有的泡泡是黄色的,有的肥皂泡在不同的位置是黄色、红色、绿色的,有的甚至是彩色的。

然而,这种现象并不仅限于肥皂泡。现实生活中,只要有光入射,任何透明膜都会发生这种情况。比如蜻蜓的翅膀,CD唱片,在阳光的照射下都会呈现五颜六色。

至此,大家应该明白肥皂泡为什么五颜六色了。但是,很多人还是有一个疑问:为什么有的肥皂泡是无色的?这怎么说得通?

肥皂泡在阳光下的颜色与肥皂泡膜的厚度有关。因为,并不是所有任何厚度的透明膜在太阳光的照射下都能出现光膜干涉的现象。如果肥皂泡的薄膜太厚或太薄,从它的上下表面反射的光就不会互相干涉。

如上图所示,我们可以发现,随着肥皂泡厚度的增加,它们的颜色在阳光下不断变化。因为肥皂泡的膜厚度不均匀,所以我们会看到五颜六色的肥皂泡。

但在图表中,一旦薄膜厚度小于100nm或大于1000nm由于肥皂泡的厚度,光线引起的干涉效应将不再出现。所以不能影响反射光的颜色,肥皂泡从此变成无色(白色)。

因此,当肥皂泡在100nm -1000nm范围内时,吹得越大,薄膜变得越薄,越能满足光线的薄膜干涉条件,肥皂泡的颜色就会越漂亮。你明白吗?回家可以试一试!当然要结合自己的肺活量,不要吹太多容易缺氧。

来源:传奇知识网,转载请注明作者或出处,尊重原创!

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