На самом деле, мыльные пузыри – отличный объект для наблюдения самых разных физических явлений. Поверхностное натяжение, теплодинамика, оптика – только некоторые из них. И все это легко понимается и доступно для наблюдения.
Самой привлекательной стороной мыльных пузырей, пожалуй, являются переливы света на их поверхности. Даже когда надуваешь пузырь, заметно постоянное движение цветных пятен и полос по его поверхности. Они создают неповторимую живую радужную окраску, которой трудно не любоваться. Откуда берется такая красота в столь простом объекте?
«Виновата» в этом тонкая оболочка мыльного пузыря. В состав ее, кроме воды, входит мыло и глицерин. Мыло уменьшает поверхностное натяжение воды, а глицерин – уплотняет ее. Это позволяет получить очень тонкую стенку мыльного пузыря, которая легко растягивается и не рвется. Она довольно прочная, учитывая ее толщину. Стенка мыльного пузыря входит в число тех немногих микроскопических объектов, которые можно увидеть невооруженным глазом. Толщина ее в 5000 раз меньше толщины человеческого волоса. Если попытаться рассмотреть ее в микроскоп, то понадобится увеличение в 40000 раз, чтобы только заметить ее, в то время как толщина волоса при таком увеличении будет 2 сантиметра! При такой толщине стенки мыльного пузыря теоретически мы его вообще не должны видеть, однако видим!
Происходит это благодаря таким оптическим явлениям, как преломление и интерференция света. Стенка пузыря состоит из трех слоев. Сверху и снизу слои из молекул мыла, а между ними – слой воды. Свет, проходя сквозь такую пленку, преломляется, как в призме. Еще он отражается от верхнего и нижнего слоя. Так как каждый слой состоит из разных веществ, то и отражают и преломляют свет они по-разному.
Известно, что свет имеет волновую природу. Как волны в пруду, отраженные от берега, накладываются друг на друга и создают картинку из волн, так и свет – накладываясь друг на друга, его отраженные лучи дают в результате разный цвет. Но и это еще не все!
Если бы было только это, мы бы видели разноцветные переливающиеся пятна и только. Но ведь мы видим еще и отражения от противоположной стенки мыльного пузыря. Они же прозрачные. Этот свет прошел с нашей стороны, преломился через стенку пузыря, потом еще раз преломился на противоположной стороне и прошел весь путь назад. А еще прошедший через пузырь свет с другой стороны…
Играет роль и жидкое «устройство» мыльного пузыря. Молекулы жидкости постоянно в движении, они «текут» вниз. Вы наверняка видели, что у пузыря внизу постепенно появляется капля. Это постоянное движение жидкости в стенке пузыря все время меняет ее толщину, форму и способность отражать и преломлять свет.
Накладываясь друг на друга, все эти причины создают постоянно движущиеся цветные переливы, которыми можно было бы долго любоваться, не будь они так скоротечны, ведь жизнь мыльного пузыря очень коротка.
Когда будете наблюдать за мыльными пузырями в следующий раз, вспомните, что видите не сам пузырь, а красивейшие световые эффекты в нем, ведь сам пузырь теоретически увидеть невозможно! Если только у вас нет микроскопа с увеличением в 40000 раз…
