吹肥皂泡是人们再熟悉不过的童年游戏,伴随着一阵阵欢笑,小朋友们用吸管蘸一些肥皂水,撅起小嘴吹出来一个个或大或小的泡泡。对小朋友来说,泡泡是玩具,其实对科学家来说,泡泡是更大的玩具,它里面蕴含着丰富的科学世界呢。一起玩泡泡前,我们不妨先了解一下它!
泡泡的大小算百年
泡泡怎么吹?这个问题太简单了!把洗涤灵倒入水中,拌匀,拿一根吸管蘸一些混合好的液体,用嘴轻轻一吹,就吹出泡泡了。你想过为什么要向水中加入洗涤灵吗?查看洗涤灵的包装信息,你会看到配料表一栏写着“表面活性剂”,这就是洗涤灵和水的混合液能吹出泡泡的秘密。
表面活性剂是由一种长得像豆芽的分子组成的物质,“豆芽”分子的大头和水的关系特别好,遇到水就抱住不放,而“豆芽”分子的尾巴却讨厌水,希望离水越远越好。当表面活性剂的“豆芽”分子遇到水后,“豆芽”分子的头部就整齐地排列在水面上,尾巴则翘起来远离水。
当你用吸管蘸了洗涤灵和水的混合液吹气,水被吹开了,“豆芽”分子迅速重新排列,在水面上、下列成两层,把水夹在中间使之成为薄薄的一层膜,这“豆芽”分子和水的组合就像三明治。两边的“豆芽”分子手拉手围着中间的水层,呈现出很好的韧性和延展性,中间的水膜为了保障自己的稳定把总面积缩到最小,泡泡就形成了。
水膜为什么要形成球形的泡泡,而不是方形或别的形状呢?数学家在1884年解答了这个问题——因为在所有的形状体积相等的情况下,球体的表面积最小。
如果你再吹一个泡泡,将它与之前那个泡泡贴在一起,变形后的两个泡泡仍能保持表面积和体积比最小吗?这次数学家花了116年才证明答案是肯定的。你随便吹出的两个泡泡,就够数学家研究一百多年呀。
泡泡并非总是五颜六色
你认真观察过自己吹的泡泡吗?如果仔细观察,你会发现并不一定每个泡泡都是五彩缤纷的,有的泡泡表面灰暗,这是怎么回事?是光照的原因吗?我们可以试一试在不同的光源下观察泡泡——白炽灯下、节能灯下、阳光下,结果一样:泡泡有的时候是彩色的,有的时候表面灰暗,看来,光源的类别对泡泡表面的颜色影响不大。是调配泡泡的洗涤灵不同吗?你仍可以做实验来验证,但结果还是一样,可见这和泡泡的配料也无关。那到底是什么夺走了一些泡泡鲜艳的颜色呢?
原来,当光线进入泡泡的上层水面时,一部分会被反射,另一部分会继续射到下面的水层,并在那里再次被反射。先后被反射的光线有的时候碰在一起,彼此抵消,颜色就暗淡;有的时候撞到一块,前簇后拥,颜色就愈加斑斓。
那么,两次被反射的光线究竟什么时候会碰到呢?这取决于泡泡膜层的薄厚程度。如果泡泡的膜层厚度刚好能让射入的光线发生恰到好处的干涉,那就会出现斑斓。这“相长干涉”的知识我们在中学时会学到,现在不懂不用着急哦。
科学地玩泡泡游戏
怎样才能玩转泡泡?当然得请科学助我们一臂之力。
让泡泡保持原状时间久的秘诀,是让泡泡周围的环境尽量湿润。如果你想让泡泡停在你的书桌上,最好先把书桌弄湿,否则干燥的桌面一接触泡泡就会吸走水分,把泡泡弄破。
可能你已经发现了,当泡泡停留在雨衣、橡胶手套等防水物品上时,能够保持原状的时间更久,甚至你可以用这些物品把泡泡当乒乓球颠。这是因为这些防水物品都具有疏水性,水不喜欢它们,喜欢离它们远远的,所以泡泡一遇到它们就弹开了。
玩累了的时候,你可以给泡泡找一个最安全的地方——水面,泡泡在那里保持原状的时间最长。
想让泡泡不那么容易破,还有一个办法,那就是往洗涤灵和水的混合液或肥皂水中加入一些甘油或白糖,这些物质能够让泡泡更具韧性。
你吹过的最大的泡泡有多大?
2007年11月,英国人山姆萨姆成功将50个人放置在他创造的一个泡泡里,一年后,他又创造了一个最多可容纳66个人的泡泡纪录,这个泡泡有6米长,横截面直径约1.5米。不过,这两个大泡泡都不是人吹出来的。
科学家说人吹出的泡泡最高4米,宽度呢?没有最宽,只有更宽。你要不要挑战一下呢?
泡泡挤在一起时接触面会紧贴在一起,你观察过两个泡泡的接触面会向哪个方向凸起吗?
当小泡泡和大泡泡接触后,接触面會朝大泡泡那边凸起,两个大小一样的泡泡遇到一起,中间层会“不偏不倚”。三个势均力敌的泡泡在一起的话,接触面形成的角度恰好都是120°。
如果更多的泡泡碰到一块会怎样呢?你可以搭建一座泡泡塔,然后仔细观察哦。
有的泡泡高手可以吹出多层泡泡,一个大泡泡中套着一个中泡泡,中泡泡中还有小泡泡。这是怎么做到的呢?你可以先吹一个大泡泡,然后小心地将吸管抽出来,蘸一些洗涤灵和水的混合液,再小心地将吸管插入大泡泡,轻轻地吹,一个新泡泡就在大泡泡中诞生了,如此操作,就能吹出更多层的泡泡。你最多能吹出几层泡泡呢?试着吹吹吧!
怎么样,泡泡的学问不小吧?
(转自《知识就是力量》)