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肥皂泡2021/9/26 13:31:20 |
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日常生活中，泡沫是我们常常会见到的事物。比如，我们在用洗衣液加水后就会产生白色泡沫。有些朋友发现，在阳光下的泡沫是彩色的。那么，大家知道阳光下的泡沫为什么是彩色的？阳光下肥皂泡为什么呈现彩色？下面小编给大家科普一下，快来长知识吧。
阳光下的泡沫为什么是彩色的
这是一种光学现象，在物理学上，两列或者两列以上的波在空间折叠或者重叠发生的一些新的规定现象。这是一种物理问题，关于光的常识，在高中物理都会有所学到，老师还会让我们背关于光的这一句话，意思差不多就是两个光波的频率沟通，相位差的恒定，振动偏向光源就会发生光的过问，这两束光都发生光的现象。
高中的课本有过关于光的实验光的实验室必做的，当时就是将一个光源分成两束光同时发射，之后就分成了两部分，有些光会返回去，另外一部分就会让我们看到，我们通常都会用洗衣粉来弄出来泡沫，就算最小的时候就经常这样做，在阳光下就会发生出各种不同的的光，但是颜色会慢慢消散，最终泡泡也破碎了。
泡泡是和泡沫的性质是差不多的，泡泡是在洗衣粉外包裹的一层水膜，泡沫也是同样的原理，这个色彩就是通过水膜的原因，当光线照射在薄膜的时候，对发生折射现象，在光密介质中流传，在临界处发生折射。有两部分，一部分被反射回大气，另一部分在薄膜中折射，光一直反的话，就会和反射光相遇，然后两个光发生了波峰之后有些颜色减弱了，但是有的颜色就被反射光加强了，就会出现各种不同的颜色，其中的光是随机的，所有的颜色都会随机转变，薄膜是两面发生折射和发射，这两种对于光的发生反应，泡沫本来是没有颜色的，但是我们看到的是有颜色的，所以泡沫是有两个面，从正面穿过去，遇到背面又被反射回来，反射回正面的时候又发生光反应，这种反应最后就失去原本的太阳光，呈现出别的颜色，最后肥皂泡就把太阳分成了好几多种。
泡沫的彩虹色的变化
泡沫的彩虹色，似乎包含了丰富的变化颜色，原因在于光线从不同角度射进泡沫。泡沫的颜色是由薄膜干扰现象引起的，光路长度随入射光的角度而变化，使泡沫上不同点的内外反射光线的路径差异不同。这意味着，即使泡沫膜厚度均匀，也可以看到不同的颜色，以更大角度进入泡沫的光比光直接传播的路径短。这使得不同的波长经历相长和相消干涉，因此可以感知到不同的颜色。
太阳中的白光由与特定波长相对应的不同颜色组成。随着膜厚度的变化，射线必须传播的额外距离也会变化。当总的额外距离与特定波长的光匹配时，干涉是相长的，而在总波长的一半时，则是相消的。因此，如果白光照射到泡沫上，则薄膜会反射特定色调的光，并且该色调会随着薄膜的厚度而变化，最终呈现出五彩缤纷的样子。
泡沫的颜色取决于薄膜的厚度。泡沫逐渐干燥（由于蒸发）而变得越来越薄，最后破裂。随着泡沫的表面膜变得越来越薄，可以看到整体颜色的变化。厚壁会抵消红色范围内的较长波长。随着泡沫膜变薄，黄色波长被抵消。当它变得更薄时，绿光就会消失。当泡沫进一步变薄时，蓝色波长范围内的更短波长被抵消。
泡沫表面所得颜色是未遭受相消干涉的颜色及其相消干涉程度的组合。蓝绿色在较厚的泡沫膜中占主导地位，而黄色在较薄的泡沫膜中占据主要色调。最终，由于薄膜变得太薄，所以所有波长都被抵消而无法形成可见波长的干涉。此时，气泡表面的颜色可能变为透明无色，因而可以通过检查泡沫的颜色来准确测量气泡壁的厚度。而在黑色背景下，泡沫表面可能显示为黑色。
泡沫彩色的原理
要理解泡沫彩色的原理，需要一些光学知识，下面做一点简单介绍，更多专业知识后期分享。泡沫虽然一触就破，但还是有一定厚度的薄膜（水膜），就会涉及光的反射和透射的问题，当光线照射到薄膜上表面，一部分光产生反射，一部分光产生透射，透射光到达薄膜的下表面，也会产生相同的情况，一部分光产生反射，一部分光产生透射，而且下表面产生的反射光，跟上表面产生的反射光会相遇，就会产生干涉的问题。
要理解干涉，先知道两个概念，光程与光程差：
光程（optical path）：是光学领域的一个基础概念，其定义为光传播的几何路程与所在介质折射率的乘积
光程差（optical path difference）：是两束光光程的差值
下面中产生的反射光，跟上表面产生的反射光虽然会相遇，但这两束光会有点时间差，通俗理解，下表面的反射光因为经过更多的路程，所以跟上表面的反射光不可能完全一样，也就是存在光程差，这个光程差由薄膜壁厚决定。
光是一种电磁波，形象来看有波峰波谷，上下表面的两束光，在一定的光程差下相遇：
若刚好波峰对波峰，波谷对波谷，产生干涉，这个干涉使两束光波会产生最大的振幅，称为相长干涉（建设性干涉），波峰和波谷都增强了，显示出来的就是某色光亮度增强了
若刚好波峰对波谷，产生干涉让波峰波谷刚好被抵消，称为相消干涉（摧毁性干涉），光波消失了，显示出来就是某色光亮度减弱了。
日常生活中，泡沫是我们常常会见到的事物。比如，我们在用洗衣液加水后就会产生白色泡沫。有些朋友发现，在阳光下的泡沫是彩色的。那么，大家知道阳光下的泡沫为什么是彩色的？阳光下肥皂泡为什么呈现彩色？下面小编给大家科普一下，快来长知识吧。
阳光下的泡沫为什么是彩色的
这是一种光学现象，在物理学上，两列或者两列以上的波在空间折叠或者重叠发生的一些新的规定现象。这是一种物理问题，关于光的常识，在高中物理都会有所学到，老师还会让我们背关于光的这一句话，意思差不多就是两个光波的频率沟通，相位差的恒定，振动偏向光源就会发生光的过问，这两束光都发生光的现象。
高中的课本有过关于光的实验光的实验室必做的，当时就是将一个光源分成两束光同时发射，之后就分成了两部分，有些光会返回去，另外一部分就会让我们看到，我们通常都会用洗衣粉来弄出来泡沫，就算最小的时候就经常这样做，在阳光下就会发生出各种不同的的光，但是颜色会慢慢消散，最终泡泡也破碎了。
泡泡是和泡沫的性质是差不多的，泡泡是在洗衣粉外包裹的一层水膜，泡沫也是同样的原理，这个色彩就是通过水膜的原因，当光线照射在薄膜的时候，对发生折射现象，在光密介质中流传，在临界处发生折射。有两部分，一部分被反射回大气，另一部分在薄膜中折射，光一直反的话，就会和反射光相遇，然后两个光发生了波峰之后有些颜色减弱了，但是有的颜色就被反射光加强了，就会出现各种不同的颜色，其中的光是随机的，所有的颜色都会随机转变，薄膜是两面发生折射和发射，这两种对于光的发生反应，泡沫本来是没有颜色的，但是我们看到的是有颜色的，所以泡沫是有两个面，从正面穿过去，遇到背面又被反射回来，反射回正面的时候又发生光反应，这种反应最后就失去原本的太阳光，呈现出别的颜色，最后肥皂泡就把太阳分成了好几多种。
泡沫的彩虹色的变化
泡沫的彩虹色，似乎包含了丰富的变化颜色，原因在于光线从不同角度射进泡沫。泡沫的颜色是由薄膜干扰现象引起的，光路长度随入射光的角度而变化，使泡沫上不同点的内外反射光线的路径差异不同。这意味着，即使泡沫膜厚度均匀，也可以看到不同的颜色，以更大角度进入泡沫的光比光直接传播的路径短。这使得不同的波长经历相长和相消干涉，因此可以感知到不同的颜色。
太阳中的白光由与特定波长相对应的不同颜色组成。随着膜厚度的变化，射线必须传播的额外距离也会变化。当总的额外距离与特定波长的光匹配时，干涉是相长的，而在总波长的一半时，则是相消的。因此，如果白光照射到泡沫上，则薄膜会反射特定色调的光，并且该色调会随着薄膜的厚度而变化，最终呈现出五彩缤纷的样子。
泡沫的颜色取决于薄膜的厚度。泡沫逐渐干燥（由于蒸发）而变得越来越薄，最后破裂。随着泡沫的表面膜变得越来越薄，可以看到整体颜色的变化。厚壁会抵消红色范围内的较长波长。随着泡沫膜变薄，黄色波长被抵消。当它变得更薄时，绿光就会消失。当泡沫进一步变薄时，蓝色波长范围内的更短波长被抵消。
泡沫表面所得颜色是未遭受相消干涉的颜色及其相消干涉程度的组合。蓝绿色在较厚的泡沫膜中占主导地位，而黄色在较薄的泡沫膜中占据主要色调。最终，由于薄膜变得太薄，所以所有波长都被抵消而无法形成可见波长的干涉。此时，气泡表面的颜色可能变为透明无色，因而可以通过检查泡沫的颜色来准确测量气泡壁的厚度。而在黑色背景下，泡沫表面可能显示为黑色。
泡沫彩色的原理
要理解泡沫彩色的原理，需要一些光学知识，下面做一点简单介绍，更多专业知识后期分享。泡沫虽然一触就破，但还是有一定厚度的薄膜（水膜），就会涉及光的反射和透射的问题，当光线照射到薄膜上表面，一部分光产生反射，一部分光产生透射，透射光到达薄膜的下表面，也会产生相同的情况，一部分光产生反射，一部分光产生透射，而且下表面产生的反射光，跟上表面产生的反射光会相遇，就会产生干涉的问题。
要理解干涉，先知道两个概念，光程与光程差：
光程（optical path）：是光学领域的一个基础概念，其定义为光传播的几何路程与所在介质折射率的乘积
光程差（optical path difference）：是两束光光程的差值
下面中产生的反射光，跟上表面产生的反射光虽然会相遇，但这两束光会有点时间差，通俗理解，下表面的反射光因为经过更多的路程，所以跟上表面的反射光不可能完全一样，也就是存在光程差，这个光程差由薄膜壁厚决定。
光是一种电磁波，形象来看有波峰波谷，上下表面的两束光，在一定的光程差下相遇：
若刚好波峰对波峰，波谷对波谷，产生干涉，这个干涉使两束光波会产生最大的振幅，称为相长干涉（建设性干涉），波峰和波谷都增强了，显示出来的就是某色光亮度增强了
若刚好波峰对波谷，产生干涉让波峰波谷刚好被抵消，称为相消干涉（摧毁性干涉），光波消失了，显示出来就是某色光亮度减弱了。
