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泡泡光學

泡泡膜的顏色經常五彩繽紛,為什麼呢?

       泡泡膜的顏色五彩繽紛,主要是因為光線進入泡泡膜產生「反射」、「折射」以及「干涉」的結果。

  泡泡膜相當的薄,但是我們把泡泡膜放大後,會發現光線在進入泡泡的時候,膜的最外層會先反射部分入射光〈第一次反射〉,而部分的光進入泡泡膜之後,先產生折射(光由空氣進入泡泡),接著在遇到泡泡膜的內層時,會再一次反射〈第二次反射〉。二次反射的光重疊後,就會產生「干涉」,不同的干涉結果就產生不同顏色的光了,而且只要泡泡膜的厚度有微小的變化,光的顏色就會跟著變化。

      由於泡泡膜厚度並不完全均勻,而且水分會一直蒸發,所以我們可以看到泡泡的顏色五彩繽紛,而且一直在變化呢!〈薄膜的厚度一直在改變〉

[按這裡看動畫]

    

泡泡膜顏色的計算

      泡泡膜形成的顏色與其厚度有關,右圖是入射光遇到泡泡膜時,約反射4%的光(B1C1進入泡泡膜,產生折射(B1D1)。折射光經反射形成的B2C2光與B1C1產生干涉,就形成了我們所看到的泡泡膜顏色。

計算公式如下:

 

  t:薄膜厚度     :折射角

 :光的波長 反射光強度

 :薄膜折射率

  :干涉光強度

 泡泡膜厚度與干涉形成的光顏色對照表 (單位:Å)

一級

厚度

 

四級

厚度

黑色

60120

 

草綠色

5970

品紅色

2010

 

綠 色

6340

二級

厚度

 

黃綠色

6820

紫羅蘭色

2160

 

洋紅色

7460

藍 色

2500

 

五級

厚度

綠 色

2900

 

綠 色

7900

黃 色

3220

 

綠 色

8420

橘 色

3480

 

粉紅色

8930

深紅色

3710

 

粉紅色

9450

三級

厚度

 

六級

厚度

紫 色

3960

 

綠 色

10000

藍 色

4100

 

綠 色

10440

祖母綠

4660

 

粉紅色

11000

黃綠色

5020

 

粉紅色

11500

洋紅色

5420

 

 

藍紅色

5780

 

 

   註:1. Å= 10^-8 cm  2. 級數代表光在泡泡膜內的反射次數
 

 

著作權所有:許良榮  2010.04 改版    網頁編輯:徐薇棋 顧 問:王德麟

  編輯群:李宛玲、林桂君、林盈全、郁繼文、陳宗威、陳佩君、陳淑娟

  黃玉斯、黃國維、張啟亮、楊皓雯、謝孟靜、魏哲華、蕭淑分

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