为什么有的泡泡是无色的,有的是彩色的

导读 答:大家肯定都吹过泡泡,而肯定也有细心的小伙伴发现了类似的问题,为什么每个人吹出来的泡泡颜色不一样?

答:

                                               

每个人都必须吹泡泡,一定有细心的朋友发现了类似的问题。为什么每个人吹的泡泡颜色都不一样?有些甚至没有颜色?

                                               

事实上,从光学的角度来理解这个问题的原因是光的干涉,如果更详细地说,这是一种薄膜干扰现象。薄膜干扰:一束光波照射到薄膜上,由于薄膜和外部折射率不同,光波分别反射到薄膜的上界面和下界面光由于相位干扰形成新的光波,称为薄膜干涉

                                               

                                               

                                               

当一个气泡从出生到破裂时,气泡的厚度一直在变化,当薄膜厚度变化时,干扰也在变化。事实上,严格地说,我们可以从气泡开始颜色变化推断了泡沫的厚度[1]!

                                               

                                               

                                               

我们从上图中可以看到,泡泡的厚度不停改变的时候我们看到的颜色也在不停的改变着,因为泡泡本身的厚度就是不均匀的所以我们看到的泡泡颜色就是七彩的。但当泡泡的厚度100nm以下是泡泡的颜色,因为薄膜厚度过小导致干扰效应变得无色(白色),不影响反射光的颜色,这就是题主所说的无色泡泡。

                                               

参考资料:

                                               

肥皂水显然是透明的。为什么泡沫变成彩色?

                                               

by justiu

                                               

Q.E.D.

                                               

Q4

                                               

by 匿名

                                               

答:

                                               

一般来说,它是相似的。

                                               

我们可以用折射定律定量计算这个问题。考虑一束平行光进入一个平凸透镜,光路图如下

                                               

                                               

                                               

平行光首先通过垂直于光的平面,此时光的方向不会改变。然后在球上再次折射,进入射角和折射角以满足折射定律

                                               

根据几何关系,可以写OA两点之间的距离

                                               

从平行光到主光轴的距离和角度的关系是

                                               

根据上述三个方程,可以计算到主光轴距离不同光的聚集点A到球心O 的距离随 的变化而变化

                                               

变化不是一个恒定的常数。画图大概是这样的(取折射率)

                                               

                                               

                                               

从图中可以清楚地看出,入射的平行光并没有汇聚到同一点。

                                               

然而,在大多数简单的光学系统中,我们使用接近轴,即考虑非常接近主光轴的光。如果我们只考虑这部分的光,我们可以认为这些光可以聚集在同一点,这是焦点。

                                               

然而,通过设计更复杂的透镜表面形状,光线可以准确地聚集在同一点上。感兴趣的学生可以自己计算曲面的形状~(答案是椭球面)

                                               

by Paarthurnax

                                               

Q.E.D.

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