Varför är såpbubblor regnbågsfärgade?
Vi vet alla vad såpbubblor är, små genomskinliga och iriserande sfärer: men vad är de gjorda av och varför är de så vackra? Vad är det som ligger bakom den underbara färgen, som förtrollar både vuxna och barn?
Hur ljuset träffar filmen av såpbubblor
Pexels
För att glädja sina barn kan man köpa såpbubblor i stort sett i vilken stormarknad som helst, men vi ser dem också i många olika vardagliga situationer: i badkaret, när vi diskar och när vi tvättar oss med tvål och vatten. Såpbubblornas särart ges av den sfäriska formen och den karakteristiska iriserande färgen, som liknar regnbågens och gör dem suggestiva. Dess runda form beror på att luftmolekylerna inuti bubblan utsätts för trycket från de som är utanför: genom reaktionen anpassar sig de inre molekylerna på ett sådant sätt att kontakten med den yttre luften minskar, vilket skapar en sfär.
Men vad beror såpbublans "magiska färg" på? Låt oss börja med att säga att dessa små eller stora sfärer är väldigt tunna filmer som består av tvålvatten som, vilket vi har nämnt, innehåller vattenmolekyler. Dessa filmer är sammansatta av tre lager: ett externt av tvål, ett i mitten som består av vatten och ett inre av tvål. Tjockleken på dessa filmer är ungefär 10 gånger tunnare än ett människohår och de har naturligtvis två ytor, en invändigt och en utvändigt. Det är här färgerna kommer in, de båda genomskinliga ytorna kan reflektera ljus, vilket i sin tur kan träffa en bubbla från olika riktningar. När detta händer följer ljuset olika banor: det reflekteras på den yttre ytan, men samtidigt tränger det igenom. De ljusstrålar som inte stannar kvar på ytan penetrerar bubblan och träffar den inre ytan, vissa studsar tillbaka, medan andra lyckas passera rätt igenom.
Detta är varför såpbubblor är så iriserande
Jan Švarc/Wikimedia commons - CC BY-SA 4.0
Med andra ord delar bubblans ytor upp ljusstrålarna i flera delade strålar som färdas längs olika banor. Som bekant består solljus av strålar i olika färger och var och en av dem har olika våglängder. Varje våglängd träffar ytan och passerar delvis genom den: när de delar som reflekteras på de yttre och de inre ytorna är i synergi kommer de att stärka varandra genom ett fenomen som kallas konstruktiv interferens. Men om vågorna inte agerar synkront uppstår det som kallas destruktiv interferens, vilket innebär att ljusvågorna eliminerar varandra.
Naturligtvis är det som får oss att uppfatta bubblans färger den första typen av vågor: på detta sätt visas regnbågens alla färger på den yttre ytan. Men vad är det som bestämmer en specifik färg som vi ser vid en given punkt i filmen?
Nyansen bestäms av bubblans tjocklek vid den exakta punkten, som också kan påverkas av yttre ämnen som vind eller gravitation som gör att tvålvattnet rör sig i filmen, vilket gör att bubblans färger ändras från ett ögonblick till ett annat.
Vitt ljus gör såpbubblor färgglada: så här skapar man dem
Freepik
Alla färger vi ser i en såpbubbla härrör från vitt ljus, som omfattar hela regnbågens kromatiska område: när det reflekteras på filmens yta, vilket vi har förklarat, blir vissa av dessa färger mer intensiva och andra försvinner. Färgen vi ser bestäms av ljusvågens frekvens, det vill säga antalet elektromagnetiska vibrationer den producerar per sekund, och vitt ljus inkludera vågor med olika frekvenser: lila är den mest intensiva.
Om du vill prova att göra en såpbubbla och observera alla aspekter av dess regnbågsfärger, för att förstå mekanismerna och ljusets spel är det bara att skapa en tvålblandning med diskmedel, glycerin och vatten. För att få en idealisk blandning måste du kanske prova flera gånger. När du gjort blandningen ska du skapa en sorts ram för tvålfilmen: skär två sugrör i två 10-centimeters bitar, för in 50 centimeter lång bomullstråd i dem och knyt ihop ändarna. Därefter doppa ramen i blandningen, använd den för att komponera en sorts triangel. Fäst sugrören med styva pinnar, låt vattnet rinna av medan filmen börjar tunnas ut uppifrån. Nu är din ram klar och genom att röra på sugrören skapar du riktigt stora och skimrande bubblor!