为什么肥皂泡在阳光下呈现变幻色彩？
涉及领域：波动光学 薄膜干涉 相位突变
相关公式：δ = 2nt cosθ + λ/2
当阳光照射肥皂泡时，其表面流动的绚丽色彩并非颜料所致，而是光波在薄膜上下表面反射后发生干涉的结果。这种日常现象完美诠释了波动光学的核心概念——薄层干涉。
肥皂泡由极薄的水膜（约微米量级）包裹空气构成。入射白光在膜的上表面发生部分反射，另一部分透射后在下表面反射。两束反射光相遇时，因传播路径差异产生光程差δ。关键点在于：光从空气射入水膜（光疏到光密介质）时，上表面反射光会发生π相位突变（半波损失），而下表面反射光无此突变。这导致干涉条件需额外计入λ/2的修正，即光程差公式为δ = 2nt cosθ + λ/2（n为膜折射率，t为膜厚，θ为折射角）。
由于膜厚t不均匀且随重力流动，不同区域的光程差持续变化。根据干涉相长条件δ = mλ（m为整数），特定厚度区域仅反射特定波长的光（如红光满足m=2，蓝光满足m=1），其余波长因相消干涉而减弱。白光中缺失的波段使反射光呈现互补色，流动的液膜则导致色彩不断迁移变幻。此现象直接验证了惠更斯-菲涅耳原理中光波的叠加性。
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肥皂泡由极薄的水膜（约微米量级）包裹空气构成。入射白光在膜的上表面发生部分反射，另一部分透射后在下表面反射。两束反射光相遇时，因传播路径差异产生光程差δ。关键点在于：光从空气射入水膜（光疏到光密介质）时，上表面反射光会发生π相位突变（半波损失），而下表面反射光无此突变。这导致干涉条件需额外计入λ/2的修正，即光程差公式为δ = 2nt cosθ + λ/2（n为膜折射率，t为膜厚，θ为折射角）。
由于膜厚t不均匀且随重力流动，不同区域的光程差持续变化。根据干涉相长条件δ = mλ（m为整数），特定厚度区域仅反射特定波长的光（如红光满足m=2，蓝光满足m=1），其余波长因相消干涉而减弱。白光中缺失的波段使反射光呈现互补色，流动的液膜则导致色彩不断迁移变幻。此现象直接验证了惠更斯-菲涅耳原理中光波的叠加性。
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