رنگ های روی حباب صابون از کجا می‌آیند؟

همان طور که می‌دانید حباب صابون از یک لایه ی نازک شفاف آب و صابون تشکیل شده است. این لایه ی نازک الاستیک ( دارای خاصیت کشسانی ) است و به همین علت مثل لاستیک بادکنک موقع باد شدن کش می‌آید و فشار هوای درون آن بیشتر از فشار هوای محیط اطرافش می‌شود.

حال تصور کنید یک شعاع نور به این بادکنک صابونی برخورد کند. لایه ی صابونی دو سطح دارد: سطح بیرونی و سطح درونی. این دو سطح بسیار به هم نزدیک هستند، زیرا لایه ی صابون هم بسیار نازک است. هنگامی که نور به سطح بیرونی برخورد می کند، بخشی از آن به چشم شما بازتاب می‌شود. دلیل بازتاب نور تفاوت چگالی هوا و چگالی لایه ی صابون است. نور بازتاب نشده از لایه صابون که شفاف است، می‌گذرد و با برخورد به سطح درونی، دوباره مقداری از آن بازتاب می شود و به چشم شما می‌رسد.

بنابراین دو شعاع نور بازتاب شده، به چشم شما رسیده اند. اما این دو نور کاملاً یکسان نیستند! نور دوم راه بیشتری را طی کرده و تا رسیدن به چشم شما زمان طولانی تری در راه بوده است. این دو نور از هر لحاظ دیگری به جز این اختلاف کوچک، مشابه هم هستند. این اختلاف کوچک برای رخ دادن یک اتفاق مهم کافی است. این اختلاف راه باعث می‌شود این دو نور که طول موج، فرکانس و سرعت یکسان دارند، با هم اختلاف فاز پیدا کنند.

رنگ نور، توسط طول موج آن تعیین می‌شود. مثلاً نوری با طول موج 550 نانومتر، سبز است، 470 نانومتر، آبی است و 600 نانومتر نوری نارنجی رنگ است. این اعداد بسیار کوچک و در حدود ضخامت لایه ی صابون هستند. نکته در این جاست که اگر تفاوت طول مسیر بین دو شعاع نور دقیقاً برابر نصف طول موج آن ها باشد، دیگر آن ها را نخواهیم دید!

چرا؟ چون هر موجی دارای یک سری قله‌ها و دره های تکراری است. وقتی تفاوت مسیر دو موج دقیقاً برابر نصف طول موج باشد، هر قله ای با یک دره برخورد می‌کند و دو موج یک دیگر را خنثی می‌کنند. بنابراین نوری باقی نمی ماند که ما ببینیم. این پدیده را " تداخل ویرانگر " می گوییم.

حال توجه شما را به یک موضوع جالب جلب می کنیم. نور خورشید که سفید به نظر می‌رسد شامل همه ی رنگ های طیف مرئی است که طول موج های مختلفی دارند. در طلوع و غروب خورشید رنگ های زیبای زیادی را می بینیم. در واقع تحت تأثیر شرایط مختلف جوی، اثرات تداخلی متفاوتی وجود دارد و باعث می شود که در شرایط گوناگون، رنگ های متفاوتی را ببینیم. اگر در اثر تداخل ویرانگر، بعضی از رنگ ها حذف شوند، رنگ های دیگر را که غالباً به سمت قرمز گرایش دارند، می‌بینیم . به عبارت دیگر اگر یکی از رنگ ها از طیف حذف شود، رنگ مکمل آن را خواهیم دید. مثلاً اگر آبی حذف شود ما رنگ زرد را خواهیم دید. پوسته ی حباب هم در اثر وجود رنگ های مکمل ناشی از تداخل است که رنگی به نظر می رسد.

زاویه ای که نور تحت آن به حباب برخورد می‌کند، تعیین کننده ی طول مسیری است که شعاع دوم باید بپیماید. اما حباب کروی است و مدام حرکت می‌کند، بنابراین طبیعی است که نور در زوایای مختلفی به آن برسد. پس با توجه به نقطه ای از حباب که به آن نگاه می‌کنیم، طول موج خاصی در اثر تداخل ناپدید می‌شود و رنگ های دیگر باقی می‌مانند که ما آن ها را می‌بینیم. در ضمن ضخامت حباب صابون همواره تغییر می‌کند. چون آب موجود در آن بخار می‌شود. پس حتی اگر در یک نقطه به حباب نگاه کنیم، باز هم رنگ های متغیری روی حباب می‌بینیم. اگر پوسته ی حباب خیلی نازک شود به طوری که کوچک تر از طول موج مرئی باشد،آن وقت دو شعاع نور در حالتی به هم می‌رسند که تقریباً همیشه تداخل ویرانگر اتفاق می افتد. در این صورت هیچ بازتاب مرئی پدید نمی آید و حباب سیاه به نظر می‌رسد. حال به یک حباب صابون نگاه ‌کنید! وقتی بالای حباب، سیاه به نظر می‌رسد، یعنی حباب خیلی نازک شده است و به زودی ... بامب! خواهد ترکید.

خطوط متناوب نور و تاریکی روی این لایه ی صابون در واقع باندهای رنگیی هستند که از بازتاب و تداخل نور پدید آمده اند. این رنگ ها به ضخامت لایه ی صابون بستگی دارند. نظر شما چیست؟ آیا می‌توان از این راه برای اندازه گیری ضخامت لایه ی صابون استفاده کرد؟