為什麼陽光下的泡泡五彩斑斕?這樣吹出的泡泡更漂亮

2020-11-25 知識就是力量

本文綜合自《知識就是力量》雜誌

各位小夥伴好,之前我們已經了解過為什麼泡沫一觸就破?但愛吹泡泡的知力君發現並不一定每個泡泡都是五彩繽紛的,尤其在沒有陽光的地方泡泡的表面很灰暗。這是怎麼回事呢?

陽光下彩色泡泡

泡泡其實就是被洗滌劑分子包裹著的一層薄薄的水膜。或許我們已經知道,空氣和水都是可以透過光的介質,它們的交界處叫作「界面」。當光遇到一個界面時,一部分會被反射回來,還有一部分會繼續前進,發生折射。

光的反射、折射、吸收與分散

肥皂泡上的一層水膜,看起來非常的薄,但在微觀上來看卻擁有兩個「空氣-水」界面。光從空氣中遇上水膜,先後遇到這兩個「空氣-水」界面,每遇到這個界面時,便會有一部分的光直接發生反射改變原來的方向,而另一部分會發生折射直至有一部分穿過水膜回到空氣當中。於是,其中一部分的光會在水膜中循環反射多次,發生幹涉現象。

幹涉是光的一種基本性質。同一時刻在同一位置上的多條光波會互相疊加各自的光強度,也即發生了幹涉現象。而幹涉產生的效果與相位有關,以致產生兩個極端的效果——同相更強,反相相消。在物理學上,將兩束光的峰值疊加在一起變得更強稱為「相長幹涉」,而兩束光的峰值和谷值分別疊加在一起互相抵消則稱為「相消幹涉」。這是幹涉中的兩種極端情況,在通常情況下,實際的幹涉會介於相長幹涉和相消幹涉之間。

相長幹涉及相消幹涉

光的頻率(也即光的顏色)以及薄膜的厚度對實際幹涉的具體情況又會產生影響,以至於某些波長的反射光會被削弱,而有的波長則會被增強,光強度的增減使薄膜上出現不斷變化的色彩。

日常生活中,我們也可以觀察到,吹出來的泡泡會往下滴水。同理,在重力因素的影響下,泡泡頂部的水膜會先變薄,再加上水分的蒸發,使得水膜上光的幹涉情況時刻發生變化,使泡泡呈現出光影的變化。

那怎樣才能更神奇地玩泡泡?

當然是用科學知識來助我們一臂之力了。

科學吹泡泡

1、怎樣讓泡泡保持的時間更久?

保持時間的秘訣,是讓泡泡周圍的環境儘量溼潤。如果你想讓泡泡停在你的書桌上,那最好先把書桌弄溼,否則乾燥的桌面一接觸泡泡,就會將水分吸走,把泡泡弄破。可能你已經發現了,當泡泡停留在塑料、雨衣、橡膠手套這些防水材料上時,能夠保持更長的時間,甚至你還可以用這些材料來把泡泡當桌球顛。這是因為,這些材料都具有疏水性,水不喜歡它們,喜歡躲它們遠遠的,所以泡泡一遇到它們,就彈開了。玩累的時候,你也就給泡泡找一個最安全的地方——水面,泡泡在那裡,能保持的時間最長。

2、怎樣讓泡泡更結實?

如果想讓泡泡不那麼容易破,可以加入一些甘油或白糖,這些物質能夠讓泡泡更具韌性。你吹過的最大的泡泡有多大?聽科學家說,泡泡最高能吹4米,寬度呢?沒有最寬,只有更寬。你要不要挑戰一下呢?

3、怎樣搭建泡泡塔?

泡泡擠在一起時,接觸面會緊貼在一起,你發現兩個泡泡之間的面會向哪個方向凸起呢?有沒有觀察過?當小泡泡和大泡泡接觸後,凸起會朝著大泡泡那方,兩個大小一樣的泡泡遇到一起,中間層會不偏不倚。三個勢均力敵的泡泡在一起呢?接觸面形成的角度恰好都是120°。那麼更多的泡泡放一塊又會怎樣?不如動手試試看吧!

4、怎樣吹出多層泡泡?

有的泡泡高手可以吹出多層的泡泡,一個大泡泡中套著一個中泡泡,中泡泡中還有小泡泡。這是怎麼做到的呢?你可以先吹一個大泡泡,然後小心地將吸管抽出來,重新蘸一下洗滌靈和水的混合液,再小心地將吸管插入大泡泡,輕輕地吹,一個新泡泡就在大泡泡中誕生了。以此類推,就能吹出更多層的泡泡了。你最多能吹幾層呢,比比看吧!

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