肥皂泡表面为什么会出现彩色条纹?
肥皂泡表面会出现彩色条纹的原因如下:
当太阳光照射在肥皂膜的表面时,会分别被薄膜的上、下两个表面反射。如此,一束光就变为两束相互干涉的反射光线。由于肥皂膜在各处的厚度并不均匀,阳光中的7种单色光在肥皂膜厚度不同的地方,就会出现有的会加强,有的会减弱,有的甚至会相互抵消。就这样,肥皂膜把阳光分解,呈现出五颜六色的图案。
原理
不仅仅肥皂泡会发生这样的现象,任何透明薄膜只要有光线射入,都会产生这样的现象。例如,我们常见的水上的油膜、蜻蜓的翅膀、CD片等等,在阳光的照射下,它们都会呈现出缤纷斑斓的色彩,其原理与肥皂泡呈现彩色的原理相同,这种颜色叫做薄膜色。这种现象称为光的干涉。
肥皂泡表面为什么会出现彩色条纹
是源于一种叫“薄膜干涉”的光学现象。我们通常用洗涤剂(洗洁精、洗衣粉等等)以一定的比例兑水来吹肥皂泡,所以泡泡就是被洗涤剂分子包裹着的一层薄薄的水膜。
因为重力缘故,肥皂泡膜的厚度不均匀,下厚上薄,由于干涉的作用使得某些颜色的光强度减弱,某些光强度加强,不同厚度显出的颜色不同。
肥皂泡是非常薄的形成一个带彩虹表面的空心形体的肥皂水的膜,比喻一触即破的事物或经不起推敲的东西。肥皂泡的存在时间通常很短,它们会因触碰其它物体或维持于空气中太久而破裂(地心吸力令肥皂泡上方的膜变薄)。肥皂泡还可能帮助解决空间的复杂的数学问题,因为他们总是会找到点或者边之间的最小表面。
2017年1月18日,捷克博雷斯拉夫,275名民众与一辆车同时容纳入一个巨型的肥皂泡中,创造吉尼斯世界纪录。
肥皂泡有彩色条纹是因为发生了什么现象?
肥皂泡有彩色条纹是由于光波的干涉现象。肥皂泡薄膜非常薄,只有微米或亚微米的数量级。当光线照射到薄膜上之后,会有透射和反射两个过程。
干涉现象跟反射有关。光线在第一个面发生第一次反射,当剩余光线进入薄膜后,又在第二个面上发生第二次反射。结果两个反射光产生叠加干涉形成一个新的波长的光线。
物体形成
泡泡是由于水的表面张力而形成的。这种张力是物体受到拉力作用时,存在于其内部而垂直于两相邻部分接触面上的相互牵引力。水面的水分子间的相互吸引力比水分子于与空气之间的吸引力强。这些水分子就像被黏在一起一样。
但如果水分子之间过度黏合在一起,泡泡就不易形成了。肥皂“打破”了水的表面张力,它把表面张力降低到只有通常状况下的1/3,而这正是吹泡泡所需的最佳张力。
肥皂泡上边为什么有流动的彩色的斑纹?
物理学研究表明:光波如同池塘里的水波,也具有波动性。往池塘里丢入两颗石子,所产生的涟漪会相互干涉,形成美丽的干涉花纹。仔细观察池塘里的水波,会发现某些位置处的振动始终加强,而另外一些位置处的振动始终在减弱。类似地,当两束或多束相同频率的光相遇时,也会产生干涉现象。某些位置处的光振动始终在加强,因而此处较亮,称为相长干涉;某些位置处的光振动始终在减弱,因而此处较暗,称为相消干涉。值得注意的是,一定厚度的膜只能使一定波长(颜色)的光发生稳定的相长干涉或相消干涉。如果在某处,只有红色光满足相长干涉条件,则此处呈现红色;如果此处只有绿色光满足相长干涉条件,则此处呈现绿色。
肥皂膜、水面上的油膜都是透明薄膜,它们都有上、下两个表面。当太阳光照射在这些膜表面时,将分别被薄膜上、下两个表面反射,这样,一束光就变成了两束能够相互干涉的反射光线。由于太阳光是一种复色光,包含了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的可见光,而肥皂膜和油脂膜在各处的厚度并不均匀,根据相长干涉与相消干涉理论,在膜面厚度不同的位置上将有不同颜色的光满足相长干涉条件,同时也将有不同颜色的光满足相消干涉条件。这样一来,阳光中的七种颜色光,在不同厚度的地方,有的会加强,有的却会减弱,甚至相互抵消。于是,膜上有的地方显得红一些,有些地方显得蓝一些,有些地方又显出别的颜色。肥皂膜或油膜就这样把阳光分解,呈现色彩斑斓的图案。液体的流动还导致薄膜厚度的细微变化,因此薄膜上的彩色斑纹也随之而流动。
还有一个非常有趣的现象,刚开始吹肥皂泡时,并没有那么绚丽的色彩;但随着泡泡被吹得越来越大,其色彩也越来越亮丽,直至破灭。这又是什么原因呢?原来,并非所有厚度的透明膜都能产生光的干涉现象。如果膜太厚,则膜下表面的反射光与膜上表面的反射光并不能相互干涉。随着肥皂泡被吹得越来越大,膜也越来越薄,最终满足光的干涉条件,才形成了美丽的色彩和图案。
薄膜的颜色与它的厚度有关,这就产生了一些有趣的应用,比如检验精密机械零件表面是否有瑕疵。通常的做法是,先把被检查的表面与一个标准的表面相接,然后在光线照射下,观察两个表面间的空气薄膜所形成的彩色斑纹。如果彩色斑纹发生畸变,就表明被测表面有缺陷。根据斑纹的弯曲、畸变的形状和不规则程度,就可以确定被测表面的缺陷所在和缺陷程度。
肥皂泡有彩色条纹是因为发生了什么现象?
因为重力缘故,肥皂泡膜的厚度不均匀,下厚上薄,由于干涉的作用使得某些颜色的光强度减弱,某些光强度加强,不同厚度显出的颜色不同。补充:肥皂泡的形成是借助于黏液间强大的张力;人的口腔给它注入的气体温度较高,平均密度较小,故而先要上升;
后来由于里面的气体温度降低,压强减小,体积减小,平均密度较大,故而下降;肥皂泡表面的彩色条纹,是白光在上面发生薄膜干涉的缘故;彩色条纹不断流动,是因为液膜的厚度在不断变薄,而观察点(人眼)不动的话,在此干涉加强的光波频率就呈周期性变化。
圆形
任何液体都有“表面张力”,表面张力是液体分子之间互相吸引的结果。液体中的分子彼此之间会互相吸引,在液体内部的分子上下左右的吸引力会相互抵消,但是液体表面的分子之间的吸引力没有抵消,在表面就形成了所谓的“表面张力”。
就是因为这股拉力,所以液体表面会尽量收缩到最小的面积。而在体积不变的情况,以球型的表面积最小,因此表面张力使泡泡膜的形状成为球型了。例如在荷叶上的露水成为球型,而小虫能够在水面上行走等,就是因为表面张力的作用。
请问,为什么我的泡泡上面会有一些彩色的条纹在动?这个是什么?为什么会出现这个现象?请回答。
本文发布于:2023-02-28 18:52:00,感谢您对本站的认可!
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