肥皂泡表面為什么會出現(xiàn)彩色條紋?
肥皂泡表面會出現(xiàn)彩色條紋的原因如下:
當(dāng)太陽光照射在肥皂膜的表面時,會分別被薄膜的上、下兩個表面反射。如此,一束光就變?yōu)閮墒嗷ジ缮娴姆瓷涔饩€。由于肥皂膜在各處的厚度并不均勻,陽光中的7種單色光在肥皂膜厚度不同的地方,就會出現(xiàn)有的會加強(qiáng),有的會減弱,有的甚至?xí)嗷サ窒>瓦@樣,肥皂膜把陽光分解,呈現(xiàn)出五顏六色的圖案。
原理
不僅僅肥皂泡會發(fā)生這樣的現(xiàn)象,任何透明薄膜只要有光線射入,都會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象。例如,我們常見的水上的油膜、蜻蜓的翅膀、CD片等等,在陽光的照射下,它們都會呈現(xiàn)出繽紛斑斕的色彩,其原理與肥皂泡呈現(xiàn)彩色的原理相同,這種顏色叫做薄膜色。這種現(xiàn)象稱為光的干涉。
肥皂泡表面為什么會出現(xiàn)彩色條紋
是源于一種叫“薄膜干涉”的光學(xué)現(xiàn)象。我們通常用洗滌劑(洗潔精、洗衣粉等等)以一定的比例兌水來吹肥皂泡,所以泡泡就是被洗滌劑分子包裹著的一層薄薄的水膜。
因為重力緣故,肥皂泡膜的厚度不均勻,下厚上薄,由于干涉的作用使得某些顏色的光強(qiáng)度減弱,某些光強(qiáng)度加強(qiáng),不同厚度顯出的顏色不同。
肥皂泡是非常薄的形成一個帶彩虹表面的空心形體的肥皂水的膜,比喻一觸即破的事物或經(jīng)不起推敲的東西。肥皂泡的存在時間通常很短,它們會因觸碰其它物體或維持于空氣中太久而破裂(地心吸力令肥皂泡上方的膜變?。7试砼葸€可能幫助解決空間的復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題,因為他們總是會找到點(diǎn)或者邊之間的最小表面。
2017年1月18日,捷克博雷斯拉夫,275名民眾與一輛車同時容納入一個巨型的肥皂泡中,創(chuàng)造吉尼斯世界紀(jì)錄。
肥皂泡有彩色條紋是因為發(fā)生了什么現(xiàn)象?
肥皂泡有彩色條紋是由于光波的干涉現(xiàn)象。肥皂泡薄膜非常薄,只有微米或亞微米的數(shù)量級。當(dāng)光線照射到薄膜上之后,會有透射和反射兩個過程。
干涉現(xiàn)象跟反射有關(guān)。光線在第一個面發(fā)生第一次反射,當(dāng)剩余光線進(jìn)入薄膜后,又在第二個面上發(fā)生第二次反射。結(jié)果兩個反射光產(chǎn)生疊加干涉形成一個新的波長的光線。
物體形成
泡泡是由于水的表面張力而形成的。這種張力是物體受到拉力作用時,存在于其內(nèi)部而垂直于兩相鄰部分接觸面上的相互牽引力。水面的水分子間的相互吸引力比水分子于與空氣之間的吸引力強(qiáng)。這些水分子就像被黏在一起一樣。
但如果水分子之間過度黏合在一起,泡泡就不易形成了。肥皂“打破”了水的表面張力,它把表面張力降低到只有通常狀況下的1/3,而這正是吹泡泡所需的最佳張力。
肥皂泡上邊為什么有流動的彩色的斑紋?
物理學(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(xì)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(qiáng),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(qiáng),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。由于太陽光是一種復(fù)色光,包含了紅、橙、黃、綠、藍(lán)、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理論,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(qiáng),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(lán)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(xì)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(jī)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。
肥皂泡有彩色條紋是因為發(fā)生了什么現(xiàn)象?
因為重力緣故,肥皂泡膜的厚度不均勻,下厚上薄,由于干涉的作用使得某些顏色的光強(qiáng)度減弱,某些光強(qiáng)度加強(qiáng),不同厚度顯出的顏色不同。補(bǔ)充:肥皂泡的形成是借助于黏液間強(qiáng)大的張力;人的口腔給它注入的氣體溫度較高,平均密度較小,故而先要上升;
后來由于里面的氣體溫度降低,壓強(qiáng)減小,體積減小,平均密度較大,故而下降;肥皂泡表面的彩色條紋,是白光在上面發(fā)生薄膜干涉的緣故;彩色條紋不斷流動,是因為液膜的厚度在不斷變薄,而觀察點(diǎn)(人眼)不動的話,在此干涉加強(qiáng)的光波頻率就呈周期性變化。
圓形
任何液體都有“表面張力”,表面張力是液體分子之間互相吸引的結(jié)果。液體中的分子彼此之間會互相吸引,在液體內(nèi)部的分子上下左右的吸引力會相互抵消,但是液體表面的分子之間的吸引力沒有抵消,在表面就形成了所謂的“表面張力”。
就是因為這股拉力,所以液體表面會盡量收縮到最小的面積。而在體積不變的情況,以球型的表面積最小,因此表面張力使泡泡膜的形狀成為球型了。例如在荷葉上的露水成為球型,而小蟲能夠在水面上行走等,就是因為表面張力的作用。
請問,為什么我的泡泡上面會有一些彩色的條紋在動?這個是什么?為什么會出現(xiàn)這個現(xiàn)象?請回答。
本文發(fā)布于:2023-02-28 18:52:00,感謝您對本站的認(rèn)可!
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