小时候大家都玩过吹泡泡吧。兑一瓶肥皂水，使劲摇晃，拿一个用铁丝做成的大环沾满肥皂水后提出来，迎风一吹一个个色彩斑斓的泡泡便陆续地飞了出来，好看极了！

我们可能从小就有这么一个疑问，肥皂泡不就是肥皂水吹出来的泡泡吗？为什么本身不带任何颜色的肥皂水吹出来的泡泡有那么多绚丽的颜色呢？不要小看肥皂泡，它身上可是隐藏了不少的科学知识呢。

肥皂泡是绚丽多彩的

绚丽多彩的肥皂泡其实并不是它自身的颜色，这些绚丽的颜色是光波的干涉所产生的。肥皂泡其实是空心形体的肥皂液膜，当阳光照射液膜时，一部分光被肥皂泡的最外层表面反射，另一部分则是先透过最外层薄膜照到薄膜底面并被反射，两表面反射的光经过叠加后形成干涉条纹。

因阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光组成的，所以对于不同波长的光，有些波长的光干涉后被增强了，有的干涉后则被减弱甚至消失了。当反射光叠加得以增强时（相长干涉），看到的颜色更明亮且闪耀。比如，当看到肥皂泡呈现蓝色时，那就是反射光中的蓝色光叠加增强而产生的。

肥皂泡的干涉类型属于薄膜干涉，由薄膜的上，下表面反射（或者折射）的光相遇而产生干涉，是一种分振幅干涉现象。薄膜干涉又可分为等倾干涉和等厚干涉。

等厚干涉定义为平行光射入厚度不均匀的薄膜时，两次反射光将在薄膜的表面附近相交而形成干涉条纹，光程差由薄膜厚度决定。仔细观察肥皂泡会发现，向肥皂泡轻轻吹气时表面的彩色条纹也会发生流动，非常漂亮！即使在无风的环境中肥皂泡上的条纹也会随着时间的推移而改变，原因是壁的厚度会随着重力将液体往下拉而持续改变，所以色彩环会向下移动就如平常所见那样。

等倾干涉定义为厚度一定的薄膜，其光程差只由入射角决定，即干涉条纹只随入射角的变化而变化。而颜色变化主要取决于光程差，因此从不同角度观察同一肥皂泡时，颜色会有变化，因为斜向的光程差会增加。但是这种现象不是很明显。

随着时间的推移，泡泡的玩法也在不断升级，有的人使用肥皂泡创造出了漂亮的视觉艺术效果，让我们来看看这些高端玩家是怎么玩泡泡的。

肥皂泡上的光学魔术

请想象一条大河流到三角洲的情景：在那里，主河道分裂成几条支流，支流往前流，又分裂成更小的支流……这跟一盆水泼到地上，一下子就散开大异其趣。这一现象被称为分支流动。科学家之前已经在电流、海浪和声波的传播中都观察到了。最近，以色列物理学家又首次在可见光中观察到分支流动现象——而这一切只需要一束激光和一个肥皂泡。不过，器材虽然简单，做这个实验有一定的挑战性。

肥皂膜是夹在两层表面活性剂（去垢用的化学物质）分子之间的一层非常薄的液体膜。膜的厚度变化很大，从大约5纳米到几微米不等。这种厚度的变化正是肥皂泡在阳光下会产生五彩斑斓图案的原因；而且受周围气流的影响，膜上任何一点的厚度都在时刻变化，这又导致图案瞬息万变。

在现在这个实验中，你需要用一束激光照射肥皂泡，但并不是让你从外到内垂直地射穿肥皂膜——这太简单了。如果把膜的剖面形容成一块三明治，上下两层是表面活性剂分子，中间是水层，那么现在你得先用一根细小的光纤插入肥皂膜的水层，然后让激光束平行地沿着水层照射。于是你将看到：激光束在肥皂泡的曲面上，先是分成了几道，每一道在往前传播的时候，又分裂成更细的光束……原先科学家以为，由于膜的厚度的随机性，激光束会一下子就分散成一个个小斑点，类似水泼到地面的情况。

上面只说到水对光的影响，其实这个作用是相互的，水对光有作用，反过来光对水也有作用，只不过光的变化容易被看到，而不发光的水发生的变化，不容易被察觉而已。因为我们知道，光是由一个个光子组成的。光子打在物体上，就像乒乓球打在墙壁上一样，会对物体产生作用力。当物体是膜上的分子时尤其明显，可以使分子移动位置。所以，通过控制激光束的强度，可以局部控制水的流动。

肥皂泡可制成微小激光器

近日，斯洛文尼亚科学家开展的一项最新研究显示，在肥皂水和荧光染料混合制成的气泡上照射光线，可将它们变成微小的激光器，这种激光器特别擅长感应电场和压力，可用作压力传感器。相关论文发表于最新一期《物理评论X》杂志。

最新研究负责人、卢布尔雅那大学的马特亚兹·休玛及其同事合作研制出了这种气泡激光器。休玛解释称，肥皂泡是简单但非常独特和奇妙的物体，表现出许多有趣的特性，例如美丽的干涉色等。科学家已经在肥皂膜和气泡中研究了各种光学现象，但迄今它们还没有被用作光学腔。

气泡激光器需要3个关键部件：一是光可以在其中来回反射的空腔，这通常用镜子制造而成，在最新研究中，研究人员使用的是气泡的内部体积；二是激光器还必须包含一种能放大光的材料，为此研究小组在气泡混合物中添加了荧光染料，这种染料会发出很明亮的光线；最后一个组件是光本身，在最新的气泡激光器内，光来自通过聚焦透镜照射到气泡上的光纤。

气泡激光器非常灵敏，可以用来检测小到大气压0.001%的压力变化。在阳光明媚的日子里，它们还可以感应到周围空气中的电场。

团队创造性地将“微环形激光器”的概念与推动光穿过液膜的想法相结合，创建了一个全新的平台，从而为大量新颖的应用打开了大门。休玛表示，他们已经在研发基于气泡激光器的手持式压力和电场传感设备，还尝试用液晶代替肥皂制造气泡激光器，这会使激光器更加稳定且“长寿”。