Proč jsou mýdlové bubliny barevné a proč barvy putují
Průhledný roztok v lahvi bublifuku může vytvořit bublinu s růžovými, zelenými a modrými mapami. Neznamená to, že v ní najednou vznikla barevná barviva. Barvy souvisejí se světlem, které se odráží od velmi tenké kapalné blány. Některé složky odraženého světla se zesilují, jiné potlačují. Proto se obraz mění, i když bublinu nikdo nebarví. Jak kapalina v její stěně proudí a blána se postupně ztenčuje, barevné plochy se posouvají, přeskupují nebo mizí.
Bublina má tenkou kapalnou stěnu
Mýdlová bublina není jen vzduch obalený pevnou slupkou. Její stěna obsahuje tenkou vrstvu vody s povrchově aktivními látkami. Ty se uspořádávají na rozhraní vody a vzduchu a pomáhají blánu stabilizovat. Exploratorium upozorňuje na častý omyl: mýdlo povrchové napětí čisté vody nezvyšuje, ale snižuje. Samotný vznik pěny a praktické mytí vysvětluje jiná otázka, kterou rozebíráme v článku proč mýdlo pění. U duhové bubliny nás zajímá především to, co tenká stěna dělá s dopadajícím světlem.
Odrazy spolu mohou spolupracovat i soupeřit
Část světla se odrazí na přední straně blány a další část po průchodu uvnitř od její zadní strany. Když se tyto odrazy znovu setkají, jejich vlny se skládají. V některých podmínkách se určitá barevná složka zvýrazní, v jiných se potlačí. Tento jev se nazývá interference. Není to totéž jako rozklad světla v dešťové kapce. Přirovnání k duze vystihuje barevný dojem, ale samotný mechanismus je jiný. U bubliny je podstatná dvojice odrazů a velmi malá vzdálenost mezi oběma povrchy.
Barvu mění tloušťka i směr pohledu
Různé barvy světla mají různé vlnové délky. Dráha, kterou jedna odražená část světla urazí navíc, proto neovlivní všechny barvy stejně. Výsledek závisí na tloušťce blány a také na úhlu, pod kterým se díváte. Můžete tedy změnit barevný dojem pouhým posunutím hlavy nebo fotoaparátu. Pro posouzení pokusu je dobré ponechat osvětlení i pozorovací místo stejné. Jinak snadno přisoudíte změnu roztoku něčemu, co způsobila jen jiná poloha okna nebo natočení bubliny vůči světlu.
Proč se mapy dávají do pohybu
Kapalina v bláně nezůstává rovnoměrně rozložená. Stékání, proudění a odpařování mění její místní tloušťku. S ní se mění i podmínky interference. U klidnější blány proto můžete sledovat vznik pásů, u pohybující se bubliny spíše proměnlivé skvrny. Nejde o barevné částečky obíhající pod slupkou. Když pozorujete jinou barvu na tomtéž místě, může to znamenat, že se změnila tloušťka právě té části stěny. Přesný převod odstínu na tloušťku je ale složitější než jednoduché pravidlo, že modrá vždy znamená jednu konkrétní hodnotu.
Jak barvy pozorovat bez složitého vybavení
Pro obyčejné pozorování stačí běžný bublifuk, rozptýlené denní světlo a tmavší pozadí, třeba zastíněný keř. Postavte se tak, aby v odrazu nebyla jen oslňující světlá plocha. Udělejte několik bublin a sledujte jednu zblízka, aniž byste na ni sahali. Pro opakovatelnější srovnání se zaměřte na blánu drženou v očku bublifuku. Nechte ji chvíli v klidu a dívejte se, zda se tvoří pruhy. Pokus provádějte mimo věci, kterým vadí mokré kapky, a roztok držte dál od očí.
Proč bublina někdy vypadá téměř bezbarvá
Viditelnost barev mění světlo i okolí. Před světlou oblohou se jemné odrazy snadno ztratí, zatímco tmavší pozadí je zvýrazní. Když blána zeslábne natolik, že se některé odrazy výrazně potlačují, mohou se objevit tmavé části. Nemusí to být špína. Exploratorium popisuje černající oblast u velmi tenkého filmu jako známku blížícího se prasknutí. Z běžného pohledu ovšem neurčíte přesný zbývající čas. Pokud chcete výsledek vyfotit, udělejte více snímků postupně a nečekejte, že každá bublina vydrží stejně dlouho.
Proč pomůže měnit vždy jen jednu věc
Chcete-li si s barvami pohrát, začněte se stejným roztokem a měňte jen pozadí. Potom zachovejte pozadí a změňte úhel pohledu. Teprve nakonec porovnávejte různé náplně bublifuku. Tak odlišíte, co je vlastnost osvětlení a co může souviset s životností či prouděním blány. U domácího pozorování není potřeba hledat jednu nejlepší barvu nebo vítězný recept. Zajímavější je vidět, že průhledná kapalina vytvoří výrazné barvy pouhou změnou dráhy světla v tenké vrstvě, bez jediného přidaného pigmentu.
Pro fotografické srovnání nepřidávejte výrazné barevné filtry. Nejprve se podívejte na několik snímků vedle sebe a porovnejte je s tím, co jste viděli očima. Automatické úpravy telefonu mohou zvýraznit sytost, a proto samotná fotografie není přesným měřením barev blány. Pro domácí deník pokusu stačí poznamenat světlo, pozadí a to, zda se bublina pohybovala.
Časté otázky
Je v duhové bublině barvivo?
Duhové odlesky mohou vzniknout i z bezbarvého roztoku. Vytváří je interference odraženého světla.
Je to stejná duha jako po dešti?
Ne. Běžná duha souvisí s průchodem a odrazem světla v kapkách; u bubliny rozhoduje tenká blána a interference.
Proč se barvy mění, když pohnu hlavou?
Změníte úhel pozorování, a tím i podmínky, za kterých k vám dopadají oba odrazy.
Znamená černá skvrna vždy nečistotu?
Nemusí. Velmi tenká část filmu může v odrazu vypadat tmavě kvůli potlačení viditelného světla.
Podklady: Exploratorium: barvy a tloušťka blány; Exploratorium: pozorování barev; Exploratorium: mýdlo a povrchové napětí; Exploratorium: tvar bublin.
