Каким явлением объясняется постоянно меняющаяся радужная окраска мыльных пузырей

Все наблюдали радугу после дождя, видели, как переливается свет на обратной стороне компакт-диска, в луже с машинным маслом либо топливом. Таких световых эффектов наблюдается много. Как вы думаете, чем объясняется радужная окраска мыльных пузырей, радуга, цветная игра света на гранях обработанного бриллианта?

Какое явление лежит в основе переливания цветов

В основе описанных явлений лежит дисперсия света. Это процесс разложения белого света на составляющие – спектр, обусловленный тем, что показатель преломления электромагнитных волн зависит от длины волны (или её частоты). Открытие явления приписывают Исааку Ньютону, хотя наблюдалось оно намного раньше.

На практике это значит, что электромагнитная волна (в данном случае видимый свет) при переходе между средами отклоняется от курса тем больше, чем короче её длина. 

Бриллиант играет роль призмы Ньютона – проходящий сквозь прозрачный камень белый свет расщепляется на спектр. Этот разложенный свет частично отражается на другие стенки кристалла, благодаря чему образуются вспышки и игра света на гранях камня. Из-за высокого коэффициента дисперсии (около 2,417) алмазы нуждаются в особой сложной огранке для полного раскрытия «силы» камня. Кристаллам с низким коэффициентом дисперсии огранка не прибавит красоты.

Игра света с обратной стороны компакт-диска, постоянно меняющаяся радужная окраска мыльных пузырей и машинного масла в воде объясняются интерференцией волн – взаимным уменьшением либо увеличением суммарной амплитуды когерентных электромагнитных волн. Свет, попадая на поверхность мыльного пузыря, частично отражается от неё, отчасти – проходит далее. Преодолевшие барьер волны ожидает аналогичный процесс для внутренней (сферической) поверхности. Впадины и гребни отражённых волн часто не совпадают. При совпадении волны усиливаются, если нет – встречаются в противофазе – взаимно ослабляются. Эффект усиливается разностью толщин плёнок.

Сила тяжести заставляет воду стекать по стенке вниз, при этом образуются вихревые течения с виднеющимися в них цветовыми пятнами. В момент, когда силы поверхностного натяжения становится недостаточно для удержания формы, мыльный пузырь лопается, радужный эффект за мгновение до этого теряется, что можно наблюдать визуально. Объясняется просто. Стенка становится тоньше, у отражённой волны снижается фазовый сдвиг, разница в цвете уменьшается до полного исчезновения. Перед разрушением толщина стенки достигает 25-30 нанометров, перед исчезновением истончается до 10 нм.