為什么肥皂泡上有流動的彩色斑紋
小朋友們,你們看過父母洗衣服嗎?加點洗衣粉再放點水泡一泡,還會產(chǎn)生肥皂泡,在陽光的照耀下呈現(xiàn)五彩斑斕的顏色,水面上的油膜也會有明顯的彩色條紋。為什么肥皂泡上有流動的彩色斑紋,其中的原因是什么呢?下面就小編來給大家解答一下疑惑吧。
物學(xué)研究表明:光波如同池塘里的水波,也具有波動性。往池塘里丟入兩顆石子,所產(chǎn)生的漣漪會相互干涉,形成美麗的干涉花紋。仔細觀察池塘里的水波,會發(fā)現(xiàn)某些位置處的振動始終加強,而另外一些位置處的振動始終在減弱。類似地,當(dāng)兩束或多束相同頻率的光相遇時,也會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。某些位置處的光振動始終在加強,因而此處較亮,稱為相長干涉;某些位置處的光振動始終在減弱,因而此處較暗,稱為相消干涉。值得注意的是,一定厚度的膜只能使一定波長(顏色)的光發(fā)生穩(wěn)定的相長干涉或相消干涉。如果在某處,只有紅色光滿足相長干涉條件,則此處呈現(xiàn)紅色;如果此處只有綠色光滿足相長干涉條件,則此處呈現(xiàn)綠色。
肥皂膜、水面上的油膜都是透明薄膜,它們都有上、下兩個表面。當(dāng)太陽光照射在這些膜表面時,將分別被薄膜上、下兩個表面反射,這樣,一束光就變成了兩束能夠相互干涉的反射光線。于太陽光是一種復(fù)色光,包含了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的可見光,而肥皂膜和油脂膜在各處的厚度并不均勻,根據(jù)相長干涉與相消干涉論,在膜面厚度不同的位置上將有不同顏色的光滿足相長干涉條件,同時也將有不同顏色的光滿足相消干涉條件。這樣一來,陽光中的七種顏色光,在不同厚度的地方,有的會加強,有的卻會減弱,甚至相互抵消。于是,膜上有的地方顯得紅一些,有些地方顯得藍一些,有些地方又顯出別的顏色。肥皂膜或油膜就這樣把陽光分解,呈現(xiàn)色彩斑斕的圖案。液體的流動還導(dǎo)致薄膜厚度的細微變化,因此薄膜上的彩色斑紋也隨之而流動。
還有一個非常有趣的現(xiàn)象,剛開始吹肥皂泡時,并沒有那么絢麗的色彩;但隨著泡泡被吹得越來越大,其色彩也越來越亮麗,直至破滅。這又是什么原因呢?原來,并非所有厚度的透明膜都能產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象。如果膜太厚,則膜下表面的反射光與膜上表面的反射光并不能相互干涉。隨著肥皂泡被吹得越來越大,膜也越來越薄,最終滿足光的干涉條件,才形成了美麗的色彩和圖案。
薄膜的顏色與它的厚度有關(guān),這就產(chǎn)生了一些有趣的應(yīng)用,比如檢驗精密機械零件表面是否有瑕疵。通常的做法是,先把被檢查的表面與一個標(biāo)準(zhǔn)的表面相接,然后在光線照射下,觀察兩個表面間的空氣薄膜所形成的彩色斑紋。如果彩色斑紋發(fā)生畸變,就表明被測表面有缺陷。根據(jù)斑紋的彎曲、畸變的形狀和不規(guī)則程度,就可以確定被測表面的缺陷所在和缺陷程度。