科学小论文彩色泡泡

肥皂泡有彩色条纹是因为发生了光波的干涉现象。

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。薄膜满足一定条件时，就会使反射的一定波长的两个光相互抵消，薄膜便出现了该抵消光的互补色。由于受重力的作用，不同位置薄膜厚度不一样，干涉的波长也不同，所以，在不同的位置我们会看到不同的互补光的颜色。

肥皂泡变成彩色的原因：

肥皂膜本身是无色的，就像一张透明的玻璃纸一样，阳光在肥皂膜的正面和背面都会产生反射。当阳光穿过正面，遇到背面，立刻反射过来；反射回来的光线回到正面，又会引起一定的反射。由于阳光是由七种单色组成的，如果在肥皂薄膜的某一处恰好使得两股反射回来的红光相互抵消了，在这个地方可以看到的就是失去了红光的阳光，看上去就是蓝绿色。而在另一个部分，某种色光得到了加强，呈现出来的就是另一种颜色。肥皂泡就是这样把阳光分解，呈现色彩斑斓的颜色的。

其实，不仅肥皂泡会产生这种现象，光线射入任何透明薄膜是，都会产生这种现象。如我们常见到水上油膜、蜻蜓或苍蝇的翅膀、CD片等，在太阳光的照射下，都会显得色彩缤纷。这个道理与肥皂泡呈现彩色的道理是一样的。这是因为阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的。当它在薄膜正反两面来回反射时，由于这两个面之间的距离极微小，分别从正面和背面反射出来的两束光线就可能重叠，这样一来，阳光中的七种颜色光在不同厚度的地方，有的会得到加强，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，于是我们就看到了五颜六色。也称为薄膜色。这样的现象叫作光的干涉，原来这的是太阳搞的鬼！大自然真是蕴含着很多奥秘，等着我们去探索呢！

肥皂泡泡不断变化的原因：

其实都源于一种叫"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。那么，当光照射到这一层水的薄膜时，都发生些什么呢？

空气和水都是可以透过光的介质，它们的交界处叫作"界面"。当光遇到一个界面时，一部分会被反射回来，还有一部分会继续前进，发生折射。例如，把一根筷子插进水里，如果我们从侧面看，就会发现水里的筷子弯折了，这就是折射；而当我们俯视水面时，如果角度合适的话也能看到筷子的镜像，这就是反射了。这组成肥皂泡的薄薄的水膜，就拥有两个"空气-水"的界面：光从空气中遇上水膜，也就是第一个"空气-水"界面时，一部分反射，一部分折射；而折射的部分穿过水膜，又遇到第二个"空气-水"的界面，这时又有一部分光被反射了回去，而另一部分则穿过它，回到了空气里。 这样，有一部分光在离开水膜之前，就会被来来回回地反射很多次。

光有一种性质：同处一处的多条光波会相互叠加自身的强度。这样的现象叫做"干涉"，是一种"同相更强，反相相消"的效果：如果一束光的峰值和另一束光的峰值叠加在一起，结果就会变得更强； 而如果一束光的峰值和另一束光的谷值叠加在一起，结果就会相互抵消。这两类现象分别叫做"相长干涉"和"相消干涉"。在肥皂泡薄膜中被来来回回反射的光，就会发生干涉。 不过通常来讲，完全的相长干涉和完全的相消干涉是两个极端，实际干涉的情况会介于两者之间。 而且实际干涉的情况和光的波长（也就是颜色）、以及薄膜的厚度都有关系，这就使有些颜色的反射光被削弱了，有些颜色的反射光被增强了。于是，薄膜上就产生了变化的色彩，而不再是"白色"的日光了。

当一个肥皂泡被吹出来之后，它并非是坚固不变的，泡泡的厚度其实一直在变化。在重力的作用下，泡泡顶部的水会往两侧流动，导致泡泡顶部比底部先变薄；与此同时，泡泡中的水分也会不断蒸发。 总的来说，泡泡从吹出来之后就会慢慢变薄，最后薄到承受不住外界的压力冲击，就破了。在肥皂泡不断变薄的过程中，薄膜干涉的情形也会随之变化，使得肥皂泡表面呈现出不断变化的色彩。

七彩的肥皂泡不仅仅可以欣赏，我们其实还可以从泡泡的色彩上推断它的厚度。计算机模拟的结果表明，泡泡表面反射光的颜色，和入射光的入射角、以及薄膜厚度的关系图，也像一条绚丽的彩虹。

比较厚的薄膜，它们反射的颜色基本就在浅浅的红色和绿色之间交替变化。 但当薄膜厚度降到500nm以下时，更多的色彩开始出现，并且颜色也会变得更加鲜艳。比如，鲜艳的金色和蓝色，就出现在薄膜厚度在100nm到450nm之间的时候。这个厚度，差不多只有头发丝直径的200分之一。 如果再薄下去，薄膜就将逐渐黯淡，变成灰黑色了。 这是因为这时候薄膜已经薄到无法对可见光形成有效的干涉，大部分光都穿过薄膜"流失"了，所以也就基本就没有反射光了，显示出灰黑色。这时候，肥皂泡就离破裂不远了。

所以，当你看到泡泡上出现鲜艳的金色、蓝色相间的条纹时，你就知道它快要撑不住了。 如果你想在泡泡里吹更多的泡泡，那最好选择从浅红、浅绿的地方戳进去，因为只有那里的泡泡薄膜才比较厚，经得住戳。

薄膜干涉的现象，不仅仅只出现在肥皂泡上。任何厚度与可见光波长差不多的透明薄膜，在合适条件下都会产生这种薄膜干涉。例如，水塘上的油污膜也会呈现彩虹色；相机镜头、防蓝光眼镜镜片、被火烧过的刀片表面，也都会显示出特殊的色彩。这些色彩的背后，其实都是薄膜干涉的效果。

现如今，世界上的肥皂泡爱好者众多，他们成立了“国际泡泡艺术家协会”这样的全球性组织，致力于探究肥皂水秘方以吹出更大的泡泡，甚至还在不断刷新泡泡尺寸的世界吉尼斯记录，回应童年对于大泡泡的憧憬和向往。

小小的肥皂泡藏着大自然的秘密，物理学家通过它可以研究表面张力，数学家通过它可以研究最小曲面，生物学家通过它可以研究生物体内薄膜的生化机理，力学家通过它可以研究薄膜充气结构……肥皂泡在科研领域大有作为，给了科学家们很多的启示。

比如，在20世纪初，德国学者普朗特在研究弹性柱体的扭转时，发现在柱体中应力函数所满足的方程和在自重下薄膜满足的方程是一样的；而不久前，法国波尔多大学流体力学专家哈米德·凯利将肥皂泡作为研究大气现象的理想模型，提出了自己关于气旋演变通用定律的猜想；甚至基于肥皂泡做的有关光的分支流的论文《Observation of branched flow of light》登上了Nature的封面，这一切都向我们证明肥皂泡仍有很多秘密值得探索。

正像英国著名的物理学家开尔文说过：“吹一个肥皂泡并且观察它，你会用毕生之力研究它，并且由它引出一堂又一堂的物理课程。”大自然的奇妙与乐趣，值得我们用一生去探索。

中国肥皂起源：

肥皂宋代时就出现了一种人工合成的洗涤剂，是将天然皂荚(又名皂角、悬刀、肥皂荚，通称皂角)捣碎细研，加上香料等物，制成桔子大小的球状，专供洗面浴身之用，俗称“肥皂团”。宋人周密《武林旧事》卷六《小经纪》记载了南宋京都临安已经有了专门经营“肥皂团”的生意人。

明人李时珍《本草纲目》中记录了“肥皂团”的制造方法：肥皂荚生高山中，树高大，叶如檀及皂荚叶，五六月开花，结荚三四寸，肥厚多肉，内有黑子数颗，大如指头，不正圆，中有白仁，可食。十月采荚，煮熟捣烂，和白面及诸香作丸，澡身面，去垢而腻润，胜于皂荚也。除了天然皂荚，如无患子等类的植物，也流传于民间，成为一种很好的洗涤剂。

在西方，可能要追溯到4000年前古希腊的一个叫勒斯波斯的小岛。当地人用动物祭天，由于焚烧动物时要用木材，木材的灰烬和动物脂肪混合产生了肥皂样的黄色物质。大雨把这些东西冲刷到当地妇女经常洗衣的河流中，她们发现因此衣服洗的更干净。虽然从古希腊开始，就可以发现使用类似肥皂的痕迹，历史上记载有一个叫萨佛(Sappho，aponification)的女诗人，记载了这些故事。后来的人为了纪念她，就把这个过程叫做皂化，化学名称是制皂(SoapMaking)。另外，公元前3000年，美索布达米亚人发现，植物燃烧后的灰烬类的碱性物质，与油混合后，具有去污力，这亦是肥皂的来源之一。

不过高卢人应该是尝试去制作香皂且成功的第一人，他们当时称香皂为“sapo”，当时的皂类是一种含有动物油脂和植物灰烬混合而成的软膏状物质。当sapo的制作手法渐渐地被传入到地中海地区时，阿拉伯人就将sapo加以改良成橄榄油及苏打制成的硬质肥皂。这时，肥皂开始被大量制造。而真正普遍使用肥皂还是18世纪和19世纪的事。

在18世纪末工业革命工业问世后，获得了大量的价廉的碳酸钠，促使肥皂工业有了新的发展。但是到了20世纪中期，合成化学和石油化工的发展为洗涤剂提供了廉价的化工原料，促使了合成洗涤剂的兴起，使得肥皂工业的发展发生了很大的变化，但近年环保意识抬头己被忽略的手工皂才又兴起，由于手工皂有其天然特有的性能，各种组成极易被生物降解且易于被污水处理过程中的微生物分解，因此不会引起河流、湖泊和水道的污染问题。

当光线照在油膜上时,一部分会被油表面反射,另一部分进入油膜内部,被油膜下面的水表面反射.阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成的复色光.当它在油膜的正面和背面反射相遇时,就要产生干涉现象,有的光线互相加强,有的光线互相减弱,甚至完全抵消.加强或减弱取决于光波的波长和薄膜的厚度.由于油膜的厚度各处都不一样,阳光中的不同波长的单色光在不同厚度的地方,有的会得到加强,有的却会减弱,甚至相互抵消.这样,油膜上有些地方就显得红一些,有些地方显得蓝一些,呈现出瑰丽的色彩.不仅油膜会形成光的干涉,光线射入任何透明薄膜时,都会发生这种现象.比如肥皂泡、晴蜒或苍蝇或苍蝇的翅膀,在阳光的照射下,也显得色彩缤纷.

今天，崔老师带我们班下去吹泡泡。大家来到了一片草地上，大家吹的泡泡有的大，有的小，像一个大西瓜，小的像一个个小珍珠。安家驹围着圆地上转泡泡们，有的跑到了左，有的跑到了右，还有的跑到了天空爆炸。泡泡落在草丛里，在草上摇晃，像一个个露珠美丽极了!闫博睿把泡泡一个个的套住，五彩斑斓。大家被美丽的泡泡陶醉了。吹泡泡可真有意思啊!