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为什么肥皂泡上有流动的彩色斑纹

  小时候大家都玩过吹泡泡吧。兑一瓶肥皂水,使劲晃晃,拿一个简易的泡泡圈沾一沾,再用嘴轻轻一吹,一大片色彩斑斓的泡泡就会飞出来,好看极了。

  图片来源:pixabay

  不过,肥皂泡为什么会有那么多绚丽的颜色呢?

  肥皂泡就是肥皂水形成的膜,本身并不带任何颜色,但肥皂泡的膜具有极薄的结构,可使特定波长(颜色)的光得到增强。这样,就使我们看到的肥皂泡带有了颜色。

  像这样因某种结构而产生的颜色,称之为“结构色”。与之相比,我们身边带有颜色的物体大都是因“色素”而产生。例如:看到红色的苹果,是因为能反射红光的色素存在于苹果表面。结构色与因色素产生的颜色(色素色)不同,它的特征就是看上去色泽耀眼鲜亮。

  肥皂泡的颜色来自太阳。当太阳光照在肥皂泡上时,一部分在肥皂泡的薄膜表面产生反射,还有一部分透过薄膜照到薄膜底面产生反射。这两种反射光叠加后,因光的波长不同,有些波长的光增强,有些减弱。这一现象就是光的“干涉”。当反射光叠加得以增强时(相长干涉),我们看到的颜色则更明亮且闪耀。比如,当看到肥皂泡呈现蓝色时,那就是反射光中的蓝色光叠加增强而产生的。

  类似肥皂泡产生颜色的方法被称为“薄膜干涉”。不过由薄膜而生成的颜色较弱。因此,可以将数层膜相叠加,使得叠加增强的反射光更多,而这样产生的特定颜色的光会变得更亮。这就是“多层膜干涉”。

  在生物中,有很多物种是以结构色的方式产生颜色的。能利用多层膜干涉的方法产生颜色的生物最为鲜艳,昆虫中的吉丁虫正是其中的代表。除多层膜干涉之外,孔雀与鸽子羽毛的颜色也是以结构色方式产生的。热带鱼中的霓虹脂鲤的体色,以及秋刀鱼等青背鱼身上闪亮的体色也都是结构色。与色素色不同,结构色的色彩即便在生物死亡之后也能存在,在大部分情况下依旧能够闪耀。

  作为展现结构色的生物,被研究得最多且最深入的应当是包括“蓝闪蝶”在内的闪蝶家族。

  蓝闪蝶是栖息在中南美洲的大型蝴蝶,它们的翅膀均呈现出耀眼的深蓝色。蝴蝶翅膀表面分布着被称为鳞片的物质,其形状为板状,像屋顶的瓦片那样排列。而蓝闪蝶鳞片的表面有很多像图书馆的书架那样结构复杂的“架子”(栅栏),这些细微的结构能产生出独特的蓝色。同时,这种“架子”的宽度很窄,能让反射光向四面八方扩散,这一现象称为光的“衍射”。光盘表面看到的虹色也是结构色,同样是由光的衍射与干涉产生的。

  说到这里,你还知道哪些与结构色有关的有趣现象呢?欢迎评论区留言讨论~

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