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第16章 为什么肥皂泡上有瑰丽的色彩

吹起来的肥皂泡在阳光下会出现美丽的色彩。这是为什么呢?原来这是白光发生干涉的结果。

光是一种波动,当两束波长相同的光在空间相遇的时候,会在交叠区的不同地方互相加强或者减弱,产生明暗相间的条纹,这就叫做光的干涉现象。

实验表明,光传到所有透明薄膜的前后两个表面上,都要发生反射。反射出来的两束光的波长是相同的,能产生干涉。竖直放置的肥皂膜因为重力的作用,从上到下各部分的厚度是逐渐增大的。当光线照射在肥皂膜上时,在膜的某些地方,两列反射光反射回来恰好波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,就会使光波的振动得以加强,形成亮条纹;在膜的另外一些地方,反射回来的两列光波刚好波峰与波谷相遇,就会使光波的振动减弱,形成肥皂膜上较暗的条纹。

上面所述指的是在相同波长的光线(单色光)照射下的情况,在这种情况下,只能看到肥皂膜上同一颜色的明暗变化。只有在太阳光的照射下,肥皂膜上才会出现各种美丽的颜色。这是因为太阳光是复色光,由各种色光组成。不同色光的波长不一样,红光最长,橙光、黄光、绿光、蓝光和靛光依次逐渐缩短,紫光最短。肥皂膜对不同波长色光的折射率不同,对红光最小,对从橙光到靛光五种色光依次逐渐增大,对紫光最大。阳光照到肥皂膜上,再从膜的后表面反射出去,这个过程经历了两次折射,一次反射,这样就把阳光分解成了排列规则的彩色光。在肥皂膜上某一厚度的地方,有的反射回来的色光互相加强,有的互相削弱,因此,阳光在肥皂上形成的干涉条纹是五彩缤纷的。

其实,不仅肥皂泡会形成光的干涉,只要光线射入任何透明薄膜时,都会发生这种现象。在阳光照射下,从浮在水面上的油膜,从蜻蜓、知了等昆虫的很薄的透明翅膀上,都可以看到鲜艳瑰丽的彩色。

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