阳光下的泡沫为什么是彩色的?

  这其实是一种光学现象,叫做薄膜干涉!   干涉干涉在物理学上是指两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形的现象。结合这个问题我们来讨论光的干涉。   关于光的干...

  这其实是一种光学现象,叫做薄膜干涉!

  干涉干涉在物理学上是指两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形的现象。结合这个问题我们来讨论光的干涉。

  关于光的干涉相关知识其实在高中物理就有所涉及,老师还会让我们背着一句话:“只有两列光波的频率相同,相位差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉”。

  也就是说如果两束光都来自普通独立光源那么就不可能产生干涉现象,在高中或本科的光学实验中,光的干涉实验室是必做的,其利用的就是将同一光源利用分光镜来产生两束可发生干涉的光线。或者说我们常说的双缝干涉实验。

  我们小时候经常会用肥皂水或者洗衣粉水来吹泡泡,“资深”玩家能够知道刚吹出来的泡泡能够在阳光下产生五彩斑斓的光芒,并且还不断变化,慢慢的色彩就会消失,最终泡泡破碎。

  我们仔细想想其中的原理,所谓泡泡大家可以认为就是相关洗涤剂分子包裹的一层水膜,那么显而易见出现色彩的必然是这层水膜的原因。

  当光线照射到薄膜时会发生什么?如果记不得你真对不起你的物理老师,会发生发射与折射现象,因为当在光疏与光密介质中传播时就是在临界面发生折射,因此光就被分为两部分一部分发射回大气,一部分则在薄膜内折射后继续传播。

  既然是薄膜就自然会有上下表面,在上表面发生了发射与折射,那么当进过一次折射的光线到达下表面时自然也会发生反射与折射,而这时在下表面被发射的光又会到上表面被反射与折射,所以一束光会在这层薄膜中来回反射。

  既然光不停来回的反射就必然会“相遇”,又因为其本就是同根同源所以自然就发生了干涉现象,这些光波波峰与波峰,波谷与波谷,波峰与波谷相遇,有的还介于两者之间。

  我们日常看到的太阳光是复合光,也就是由不同波长的光共同组成的,当发生干涉时有些颜色的反射光被削弱了,有些颜色的反射光被增强了,所以就会泡泡就会展现出五彩缤纷的颜色。

  那为什么颜色会变化呢?并且还会慢慢消失?

  颜色变化的原因前面已经说了,那就是因为光的干涉是随机的,因为不同地方的颜色会随机变化,而慢慢消失的原因是泡泡就算在轻也仍是有重量的,在重力的作用下顶部的水会慢慢往两侧流,加上水分的不断蒸发,所以顶部的这层薄膜就会越来越薄,最终破裂。

  • 发表于 2019-04-09 18:26
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  • 分类:教育科学

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