肥皂泡有彩色条纹是因为它发生了。

由于光波的干涉,肥皂泡有彩色条纹。

肥皂泡薄膜很薄,只有微米或亚微米量级。当光线照射在薄膜上时,会有两个过程:透射和反射。干涉与反射有关。当剩余的光进入薄膜时,光的第一次反射发生在第一表面上,第二次反射发生在第二表面上。结果,两个反射光产生重叠干涉,形成新波长的光。当薄膜满足一定条件时,会使两种具有一定波长的反射光相互抵消,抵消光的补色出现在薄膜中。由于重力的作用,不同位置的薄膜厚度不同,干涉的波长也不同,所以我们会在不同的位置看到不同的补光色。

肥皂泡变彩色的原因:

皂膜本身是无色的,就像透明的玻璃纸一样,阳光会在皂膜的正反面反射。阳光穿过正面,遇到背面,立刻被反射;反射光回到前面,会造成一些反射。由于太阳光是由七种单色组成的,如果两种反射的红光在肥皂膜的某个地方相互抵消,那么你在这里看到的就是没有红光的太阳光,看起来是蓝绿色的。另一部分,某一种颜色的光被增强,呈现另一种颜色。肥皂泡就是这样分解阳光,呈现五彩缤纷的色彩。

其实这种现象不仅仅是肥皂泡造成的,光线穿透任何透明膜都会造成这种现象。比如我们经常看到的水面上的油膜,蜻蜓或苍蝇的翅膀,CD膜等。,在阳光的照射下都会显得五彩缤纷。这个道理和肥皂泡的颜色一样。这是因为阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的。当它在薄膜的正反两面来回反射时,由于两面之间的距离极小,正反两面反射的两束光可能会重叠,这样七种颜色的太阳光有的会在不同的厚度上被加强,有的则会被削弱甚至相互抵消。于是,胶片上有的地方呈现红色,有的地方呈现蓝色,有的地方呈现其他颜色,于是我们看到五颜六色。也称胶片色。这种现象被称为光干涉。原来这是太阳的鬼魂!大自然真的蕴含了很多奥秘,等待我们去探索!

肥皂泡不断变化的原因:

其实这一切都源于一种叫做“薄膜干涉”的光学现象。我们通常使用洗涤剂(洗洁精、洗衣粉等。)与水按一定比例混合吹肥皂泡,所以泡沫是洗涤剂分子包裹的一层薄薄的水膜。那么,当光线照射到这层薄薄的水时会发生什么呢?

空气和水都是可以透光的介质,它们的交界处叫做“界面”。当光遇到界面时,一部分会被反射回来,一部分会继续前进并发生折射。比如我们把一根筷子插入水中,如果从侧面看,会发现水中的筷子是弯曲的,这是折射;而当我们俯视水面时,如果角度合适,也能看到筷子的镜像,这就是反射。这种构成肥皂泡的薄薄的水膜有两个“空气-水”界面:当光线从空气中遇到水膜,即第一个“空气-水”界面时,一部分被反射,一部分被折射;折射部分穿过水膜,遇到第二个“空气-水”界面。这时,一部分光被反射回来,而另一部分光穿过它,回到空气中。这样,有些光在离开水膜之前会被来回反射很多次。

光有一个属性:同一地方的多个光波会把自己的强度叠加在一起。这种现象叫做“干涉”,是一种“同相更强,反相抵消”的效应:如果一束光的峰值和另一束光的峰值叠加在一起,结果会变强;而如果一束光的波峰和另一束光的波谷叠加在一起,结果就会互相抵消。这两种现象分别称为相长干涉和相消干涉。肥皂泡膜里来回反射的光会产生干涉。但一般来说,完全的相长干涉和完全的相消干涉是两个极端,实际的干涉情况会介于两者之间。而且实际的干涉与光的波长(也就是颜色)和膜的厚度有关,削弱了某些颜色的反射光,增强了某些颜色的反射光。结果,胶片产生了变化的颜色,而不是“白色”阳光。

当肥皂泡被吹出来时,它不是固体,而是泡沫的厚度一直在变化。在重力的作用下,气泡顶部的水会向两边流动,导致气泡顶部变得比底部薄;同时,气泡中的水分会蒸发。一般来说,气泡被吹出后会逐渐变细,最后会细到承受不了外界的压力冲击而破裂。在肥皂泡变薄的过程中,薄膜的干涉也会发生变化,使肥皂泡表面呈现出变化的颜色。

五颜六色的肥皂泡不仅可以欣赏,还可以从其颜色推断出泡沫的粗细。计算机模拟的结果表明,气泡表面反射光的颜色、入射光的入射角与薄膜厚度之间的关系也像一条绚丽的彩虹。

厚膜,它们的反射色基本在浅红和绿色之间交替。但是,当薄膜厚度下降到500nm以下时,更多的颜色开始出现,颜色会变得更加鲜艳。例如,当薄膜厚度在100nm和450nm之间时,会出现亮金色和蓝色。这个厚度几乎只有头发直径的百分之一。如果更薄,薄膜会逐渐变暗,变成灰黑色。这是因为此时薄膜太薄,无法对可见光进行有效干扰,大部分光线通过薄膜“丢失”,所以基本没有反射光,呈现灰黑色。这个时候,肥皂泡就离破裂不远了。

所以,当你看到泡沫上明亮的金色和蓝色条纹时,你就知道它要失败了。如果你想在泡泡里吹更多的泡泡,最好从浅红色和浅绿色的地方戳进去,因为只有那里的泡泡膜比较厚,经得起戳。

膜干涉的现象不仅仅出现在肥皂泡上。任何厚度与可见光波长相近的透明膜在合适的条件下都会产生这种膜干涉。比如池塘上的油膜也会呈现彩虹色;相机镜头、防蓝光眼镜镜片、烧过的刀片表面也会呈现特殊的颜色。这些颜色的背后其实是薄膜干涉的效果。

如今,世界上有许多肥皂泡爱好者。他们成立了国际泡泡艺术家协会等全球性组织,致力于探索肥皂水吹出更大泡泡的秘方,甚至不断刷新泡泡大小的吉尼斯世界纪录,回应童年对大泡泡的憧憬和向往。

小肥皂泡隐藏着大自然的秘密。物理学家可以研究表面张力,数学家可以研究最小表面,生物学家可以研究生物体内薄膜的生化机理,力学可以通过它们研究薄膜的充气结构...肥皂泡在科学研究上取得了巨大的成就,给了科学家很多启发。

比如20世纪初,德国学者普朗特在研究弹性圆柱体的扭转时,发现圆柱体内应力函数满足的方程与薄膜在自重下满足的方程相同。不久前,法国波尔多大学流体力学专家哈米德·凯利(Hamid Kelly)将肥皂泡视为研究大气现象的理想模型,提出了自己关于气旋演化一般规律的猜想。甚至以肥皂泡为基础的论文《光的分支流动的观察》也出现在《自然》的封面上,证明肥皂泡还有很多值得探索的秘密。

正如英国著名物理学家开尔文所说:“吹一个肥皂泡,观察它,你会用一生的时间去研究它,它会引出一堂又一堂的物理课。”大自然的奇妙和乐趣值得我们一生去探索。

中国肥皂的产地:

肥皂是宋代出现的一种合成洗涤剂。它是将天然皂荚(又名皂荚、挂刀和皂荚,俗称皂荚)捣碎,加入香料制成一个橘子大小的球,专门用于洗脸和沐浴身体,俗称“皂球”。宋人细心的《武林旧事》(卷六)《小掮客》记载,南宋京都临安曾有一个专做“皂团”的商人。

明代李时珍的《本草纲目》中记载了“皂荚”的制作方法:皂荚生于高山,树高,叶似檀香皂荚,五六月开花,荚厚三四寸,肉质,内有数个斑点,大如手指,不圆,内有白仁,可食用。十月摘荚,煮烂捣烂,白面香丸,沐浴身体,去垢润泽,胜于皂荚。除了天然皂荚,无患子等植物也在民间流传,成为很好的清洁剂。

在西方,它可能可以追溯到4000年前一个叫做莱斯博斯岛的古希腊岛屿。当地人用动物祭天。因为焚烧动物时会用到木材,所以木材的灰烬和动物脂肪混合在一起会产生一种带肥皂味的黄色物质。大雨把这些东西冲到了当地妇女经常洗衣服的河里,她们发现自己的衣服洗得更干净了。虽然从古希腊就可以找到使用类似肥皂的痕迹,但历史上有一位名叫莎孚(aponification)的女诗人记录了这些故事。为了纪念她,后来人们把这个过程叫做皂化,化学名叫做皂基制作。此外,公元前3000年,美索不达米亚人发现焚烧植物后灰烬中的碱性物质,与油混合后具有去污力,这也是肥皂的来源之一。

然而,高卢人应该是第一个尝试制作肥皂并获得成功的人。当时,他们称肥皂为“sapo”。当时,肥皂是一种含有动物脂肪和植物灰烬的软膏状物质。当萨波的制作方法逐渐传入地中海地区时,阿拉伯人将萨波改良成用橄榄油和苏打制成的硬肥皂。这时,肥皂开始大量生产。肥皂真正广泛使用是在18世纪和19世纪。

18年底工业革命工业问世后,获得了大量廉价的碳酸钠,促进了肥皂工业的新发展。但在20世纪中期,合成化学和石油化学工业的发展为洗涤剂提供了廉价的化工原料,促进了合成洗涤剂的兴起,极大地改变了肥皂工业的发展。然而,近年来被忽视的手工皂再次崛起。由于其天然和独特的性质,手工皂在污水处理过程中容易生物降解,容易被微生物分解,因此不会造成河流,湖泊和水道的污染问题。