肥皂泡的颜色从哪里来

两次反射

泡泡膜有两个表面，外面一层，里面一层。照到泡泡上的光，一部分在外表面反射回来，一部分穿进膜里，在内表面再反射回来。

这两束反射光几乎走同样的路进入你的眼睛，只是里面那束多走了一小段：一来一回，穿过膜的厚度两次。还有一个小细节：外表面反射回来的光会上下翻转，波峰变成波谷。

泡泡膜示意 · 厚度被放大了几千倍

加强，还是抵消

光是波。如果两束光的波峰正好对齐，它们就互相加强，这种颜色显得特别亮；如果一束的波峰对上另一束的波谷，它们就互相抵消，这种颜色就消失了。

对哪种颜色加强、哪种抵消，取决于膜有多厚。白光里少了某些颜色，剩下的就呈现出彩色。

厚度决定颜色

膜越来越厚时，颜色会按固定的顺序出现：先是黑，再是灰白，然后黄、品红、蓝，再是绿、黄、红……一圈圈重复，越来越浅。牛顿三百多年前就仔细记录过这个顺序。

下面是按照光的干涉，算出的不同厚度对应的颜色。膜厚只要相差几十纳米，颜色就可能完全不同。

膜厚与颜色 · 按薄膜干涉计算

流动的彩虹

泡泡膜里的水一直在往下流，还在慢慢蒸发。所以顶部越来越薄，底部厚一些，颜色就从上到下排成一条条彩带，并且不停地流动、打旋。

当顶部薄到大约三十纳米甚至更薄，两束反射光几乎完全抵消，那里会变成黑色。看到泡泡顶上出现黑点，它多半撑不了多久了。

自然界的“结构色”

同样的道理也出现在别处：水面上的油膜、相机镜头上的紫色镀膜、某些蝴蝶的翅膀和甲虫闪亮的硬壳。它们的颜色不是来自色素，而是来自极薄的层状结构，叫作结构色。