Почему мыльные пузыри круглые?

Причина этому – силы поверхностного натяжения жидкости. Они возникают между частицами воды. Частицы воды или другой жидкости притягиваясь, друг к другу, стремятся сблизиться. Каждая частица на поверх­ности притягивается остальными частицами, находящимися внутри жидкости, и поэтому устремляются друг к другу (см. рис.3).

Рис.3 Схема действия сил поверхностного натяжения в системе жидкость - газ

Так как частицы жидкости могут свободно перескакивать из одного положения в другое, то она принимает такую форму, при которой число частиц на поверхности минимально. А минимальную площадь поверхности при данном объеме имеет шар.

Именно за счет поверхностного натяжения получается сферическая форма пузыря. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь, свободно парить в воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Какого цвета мыльные пузыри? Цвет пузырей – это всего лишь оптический обман. На самом деле они бесцветны. Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счет интерференции^1 световых волн и определяются толщиной мыльной пленки.

Когда свет проходит сквозь тонкую плёнку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь плёнки и отражается от внутренней поверхности (см. рис.4). Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется интерференцией этих двух отражений.

Рис. 4 Схема интерференции света в мыльной пленке пузыря

По мере того, как пленка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая пленка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отраженного света сине-зеленым. Более тонкая пленка убирает желтый (оставляя синий свет), затем зеленый (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-желтый).

В конце концов, стенка пузыря становится тоньше, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе и мы перестаем видеть отражение совсем (на темном фоне эта часть пузыря выглядит «черным пятном»). Когда это происходит, толщина стенки мыльного пузыря меньше 25 нанометров, и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.

Эффект интерференции также зависит от угла, с которым луч света сталкивается с пленкой пузыря. И даже если бы толщина стенки была везде одинаковой, мы бы все равно наблюдали различные цвета из-за движения пузыря. Но толщина пузыря постоянно меняется из-за гравитации, которая стягивает жидкость в нижнюю часть так, что обычно мы можем наблюдать полосы различного цвета, двигающиеся сверху вниз.

Как долго «живут» мыльные пузыри?

Раньше бытовало мнение, что «жизнь» мыльного пузыря быстротечна. Однако это представление развеял изобретатель англичанин Джейм Дьюар. Он провел эксперимент и попробовал законсервировать пузыри в особых герметичных емкостях, надежно защитив их от внешних воздействий. Оказалось, что мыльные пузыри могут сохраняться по месяцу и даже более.

У одного из преподавателей физики в американском штате Индиана мыльный пузырь, помещенный в стеклянную банку, «прожил» целых 340 дней. Есть сведения, что под стеклянным колпаком воздушные шары из мыла хранятся по многу лет.

Как лопаются пузыри?

Некоторые ученые всячески консервировали мыльные пузыри, храня их на протяжении нескольких суток и даже месяцев, но какой бы продолжительной не была жизнь мыльного пузыря, рано или поздно он все равно лопается. Задумывались ли вы над тем, как это происходит? Вначале нижняя часть пузыря будет утолщаться, а центральная верхняя – утончаться. Это отчетливо видно по потокам жидкости, меняющим пятнистую окраску пузыря. В какой-то момент пузырь лопнет. Нам кажется, что это мгновенное действие, но на самом деле мы видим лишь заключительную стадию – пузырь превращается в совокупность капель, расположенных по периметру. Как правило, очаг разрушения, разрушения оказывается в верхнем, самом тонком месте пленки.