來(lái)源：中國(guó)科普博覽
吹肥皂泡可能是很多人童年時(shí)玩過(guò)的游戲。五彩繽紛的泡泡在空中飄蕩，泡泡上還會(huì)倒映出彩色的樹木房屋，就像童話里的場(chǎng)景一般。
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可是，肥皂泡為什么會(huì)出現(xiàn)彩虹一樣的絢麗色彩，還不斷地發(fā)生著變化呢？而你有沒(méi)有注意過(guò)，當(dāng)肥皂泡的色彩漸漸褪去變成灰黑色的時(shí)候，就快要破裂了呢？
而這些，其實(shí)都源于一種叫“薄膜干涉”的光學(xué)現(xiàn)象。我們通常用洗滌劑（洗潔精、洗衣粉等等）以一定的比例兌水來(lái)吹肥皂泡，所以泡泡就是被洗滌劑分子包裹著的一層薄薄的水膜。那么，當(dāng)光照射到這一層水的薄膜時(shí)，都發(fā)生些什么呢？
空氣和水都是可以透過(guò)光的介質(zhì)，它們的交界處叫作“界面”。當(dāng)光遇到一個(gè)界面時(shí)，一部分會(huì)被反射回來(lái)，還有一部分會(huì)繼續(xù)前進(jìn)，發(fā)生折射。例如，把一根筷子插進(jìn)水里，如果我們從側(cè)面看，就會(huì)發(fā)現(xiàn)水里的筷子彎折了，這就是折射；而當(dāng)我們俯視水面時(shí)，如果角度合適的話也能看到筷子的鏡像，這就是反射了。這組成肥皂泡的薄薄的水膜，就擁有兩個(gè)“空氣-水”的界面：光從空氣中遇上水膜，也就是第一個(gè)“空氣-水”界面時(shí)，一部分反射，一部分折射；而折射的部分穿過(guò)水膜，又遇到第二個(gè)“空氣-水”的界面，這時(shí)又有一部分光被反射了回去，而另一部分則穿過(guò)它，回到了空氣里。這樣，有一部分光在離開(kāi)水膜之前，就會(huì)被來(lái)來(lái)回回地反射很多次。
光有一種性質(zhì)——同處一處的多條光波會(huì)相互疊加自身的強(qiáng)度。這樣的現(xiàn)象叫做“干涉”，是一種“同相更強(qiáng)，反相相消”的效果：如果一束光的峰值和另一束光的峰值疊加在一起，結(jié)果就會(huì)變得更強(qiáng)；而如果一束光的峰值和另一束光的谷值疊加在一起，結(jié)果就會(huì)相互抵消。這兩類現(xiàn)象分別叫做“相長(zhǎng)干涉”和“相消干涉”。
在肥皂泡薄膜中被來(lái)來(lái)回回反射的光，就會(huì)發(fā)生干涉。不過(guò)通常來(lái)講，完全的相長(zhǎng)干涉和完全的相消干涉是兩個(gè)極端，實(shí)際干涉的情況會(huì)介于兩者之間。而且實(shí)際干涉的情況和光的波長(zhǎng)（也就是顏色）、以及薄膜的厚度都有關(guān)系，這就使有些顏色的反射光被削弱了，有些顏色的反射光被增強(qiáng)了。于是，薄膜上就產(chǎn)生了變化的色彩，而不再是“白色”的日光了。
當(dāng)一個(gè)肥皂泡被吹出來(lái)之后，它并非是堅(jiān)固不變的，泡泡的厚度其實(shí)一直在變化。在重力的作用下，泡泡頂部的水會(huì)往兩側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致泡泡頂部比底部先變??；與此同時(shí)，泡泡中的水分也會(huì)不斷蒸發(fā)?？偟膩?lái)說(shuō)，泡泡從吹出來(lái)之后就會(huì)慢慢變薄，最后薄到承受不住外界的壓力沖擊，就破了。在肥皂泡不斷變薄的過(guò)程中，薄膜干涉的情形也會(huì)隨之變化，使得肥皂泡表面呈現(xiàn)出不斷變化的色彩。
七彩的肥皂泡不僅僅可以欣賞，我們其實(shí)還可以從泡泡的色彩上推斷它的厚度。計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果表明，泡泡表面反射光的顏色，和入射光的入射角、以及薄膜厚度的關(guān)系圖，也像一條絢麗的彩虹。
比較厚的薄膜，它們反射的顏色基本就在淺淺的紅色和綠色之間交替變化。但當(dāng)薄膜厚度降到500nm以下時(shí)，更多的色彩開(kāi)始出現(xiàn)，并且顏色也會(huì)變得更加鮮艷。比如，鮮艷的金色和藍(lán)色，就出現(xiàn)在薄膜厚度在100nm到450nm之間的時(shí)候。這個(gè)厚度，差不多只有頭發(fā)絲直徑的200分之一。如果再薄下去，薄膜就將逐漸黯淡，變成灰黑色了。這是因?yàn)檫@時(shí)候薄膜已經(jīng)薄到無(wú)法對(duì)可見(jiàn)光形成有效的干涉，大部分光都穿過(guò)薄膜“流失”了，所以也就基本就沒(méi)有反射光了，顯示出灰黑色。這時(shí)候，肥皂泡就離破裂不遠(yuǎn)了。
所以，當(dāng)你看到泡泡上出現(xiàn)鮮艷的金色、藍(lán)色相間的條紋時(shí)，你就知道它快要撐不住了。如果你想在泡泡里吹更多的泡泡，那最好選擇從淺紅、淺綠的地方戳進(jìn)去，因?yàn)橹挥心抢锏呐菖荼∧げ疟容^厚，經(jīng)得住戳。
薄膜干涉的現(xiàn)象，不僅僅只出現(xiàn)在肥皂泡上。任何厚度與可見(jiàn)光波長(zhǎng)差不多的透明薄膜，在合適條件下都會(huì)產(chǎn)生這種薄膜干涉。例如，水塘上的油污膜也會(huì)呈現(xiàn)彩虹色；相機(jī)鏡頭、防藍(lán)光眼鏡鏡片、被火燒過(guò)的刀片表面，也都會(huì)顯示出特殊的色彩。這些色彩的背后，其實(shí)都是薄膜干涉的效果。
