肥皂泡

更新时间:2024-07-22 20:44

肥皂泡是非常薄的形成一个带彩虹表面的空心形体的肥皂水的膜,比喻一触即破的事物或经不起推敲的东西。肥皂泡的存在时间通常很短,它们会因触碰其它物体或维持于空气中太久而破裂(地心吸力令肥皂泡上方的膜变薄)。肥皂泡还可能帮助解决空间的复杂的数学问题,因为他们总是会找到点或者边之间的最小表面。

原料制作

做泡泡水有好几种方法,比如肥皂沫、洗洁精、洗衣粉,用这些材料加水都可以制成泡泡水,但是这样做出来的泡泡水,效果各有不同,用洗洁精配出来的,泡泡小但很多;另外两种吹出来的泡泡虽然大,但数量少。

第一种配方的材料有甘油、水、洗涤灵,比例是1:4:4。

第二种配方的材料有甘油、胶水、水、洗涤灵,比例是1:1:4:4。

第三种配方的材料有加入甘油、胶水、水、洗涤灵、洗手液,比例是1:1:4:2:2,

第四种配方的材料有胶水、水、洗涤灵、洗手液,比例是1:4:2:2。

吹肥皂泡

首先用铁丝做成一个大环,接着用大容器盛满肥皂水,大环放进容器中,沾满肥皂水后提出来,小心别让肥皂薄膜破了。慢慢地挥动铁环,让风力将肥皂水膜鼓胀为大肥皂泡泡。最好在肥皂水中添加少许淀粉或糖浆、蛋白、汽油等来强化肥皂水膜。如果没有大铁环,可以找来吸管,蘸上肥皂水也可以吹出泡泡来。

科学知识

肥皂泡薄膜面上诱人的色彩,使物理学家可以量出光波的波长,而研究娇嫩的薄膜的张力,又帮助了关于分子力作用定律的研究,这种分子力就是内聚力,如果没有内聚力,世界上就会除了最细微的尘埃之外什么也没有了。

不仅如此,肥皂泡在一门被称为“变分法”的数学分支研究中更是起了显著作用。变分法确定的是以函数为变数的极小(极大)值问题。具体来讲,就是从有确定值域的函数中找出具有最小(最大)值的函数。在这方面,肥皂泡成为极好的例证。

人们认为肥皂泡只能昙花一现,这一点,并不完全正确。 如果给它适当的照顾,可以使肥皂泡保存到几十天。英国物理学家杜瓦把肥皂泡保存在特制的瓶子里,排除尘埃,防止干燥和空气的震荡,可以把肥皂泡保存一个月。还有人把肥皂泡保存在玻璃罩下面,一直保存了好几年。

隔音研究

形成原因

物体形成

泡泡是由于水的表面张力而形成的。这种张力是物体受到拉力作用时,存在于其内部而垂直于两相邻部分接触面上的相互牵引力。水面的水分子间的相互吸引力比水分子于与空气之间的吸引力强。这些水分子就像被黏在一起一样。但如果水分子之间过度黏合在一起,泡泡就不易形成了。肥皂“打破”了水的表面张力,它把表面张力降低到只有通常状况下的1/3,而这正是吹泡泡所需的最佳张力。

颜色形成

肥皂泡为何是彩色的?其实,肥皂膜本身是无色的,就像一张透明的玻璃纸一样,阳光在肥皂膜的正面和背面都会产生反射。当阳光穿过正面,遇到了背面,立刻反射回来;反射回来的光线回到正面,又会引起一定的反射。阳光是由7种单色光组成的,如果在肥皂薄膜的某一处恰好使得两股反射回来的红光相互抵消了,在这个地方看到的就是失去了红光的阳光,看上去就是蓝绿色。而在另一部分,某种色光得到了加强,呈现出来的就是另一种颜色。肥皂泡就是这样把阳光分解,呈现色彩斑斓的图案。

不仅肥皂泡会产生这种现象,只要是光线射入任何透明薄膜时,都会发生这种现象。如人们常见到水上的油膜、蜻蜓或苍蝇的翅膀、CD片等等,在太阳光的照射下,都会显得色彩缤纷。这个道理与肥皂泡呈现彩色的道理是一样的。这是因为阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的。当它在薄膜正反两面来回反射时,由于这两个面之间的距离极微小,分别从正面和背面反射出来的两束光线,就可能重叠起来这样一来,阳光中的七种颜色光,在不同厚度的地方,有的会得到加强,有的却会减弱,甚至相互抵消。于是,膜上有的地方显得红一些,有些地方显得蓝一些,有些地方又显出别的颜色,于是就看到了五颜六色。这也称为薄膜色。这样的现象,叫做光的干涉。

趣味实验

会吹肥皂泡吗?这件事情并不像想象的那么简单。许多人认为吹个肥皂泡不需要什么技巧,但是,事实却证明,要想吹出又大又漂亮的肥皂泡,也是一种艺术,是需要好好练习的。

肥皂泡在日常生活里是并不受到特别欢迎的,至少在谈话里人们对肥皂泡不太感兴趣;但是,物理学家对肥皂泡却有不同的看法。“试着吹出一个小小的肥皂泡来,”物理学家们说,“仔细去看肥皂泡:一个人,简直可以终身研究肥皂泡,不断地从这儿学到许多物理学上的知识。”

事实上,肥皂泡薄膜面上诱人的色彩,使物理学家可以量出光波的波长;而研究娇嫩的薄膜的张力,又帮助了关于分子力作用定律的研究,这种分子力就是内聚力,如果没有内聚力,世界上就会除了最微细的微尘之外什么也没有了。

下面是几个吹肥皂泡的有趣的实验。

花朵四周

拿一些肥皂液倒在一只大盘里或者茶具托盘里,倒到大约2~3毫米厚的一层;在盘子中心放一朵花或者一只小花瓶,用一只玻璃漏斗把它盖起。然后缓缓把漏斗揭开,用一根细管向里面吹去枣于是就吹出一个肥皂泡来;等到这个肥皂泡达到相当大以后,把漏斗倾斜(像图58右所示的样子),让肥皂泡从漏斗底下露出来。于是,那朵花或者那只小花瓶就给罩在一个由肥皂薄膜做成的、闪耀着各种彩虹的透明半圆罩子底下了。

圆柱体

先准备两个铁丝圆环。把吹好的肥皂泡放在下面一个环上,把沾有肥皂液的另一个环从上面轻轻放到肥皂泡上,然后,把这个环慢慢向上提,把泡拉长,一直到它成圆柱形为止。有趣的是,假如人们把上面的圆环提高到比圆环圆周长更大的高度,圆柱的一半就收缩起来,另一半却放宽起来,终于变成了两个泡。

热胀冷缩

肥皂泡的薄膜总是在张力的作用之下,而且对于它里面的空气有压力;把吹有肥皂泡的漏斗口放近蜡烛火焰的话,可以看到肥皂泡还有一个有趣的现象:当人们把它从温暖的房间带到比较冷的地方,它就会缩小体积。相反,如果从冷的地方带到热的地方,体积就会胀大。原因当然是泡里空气的热胀冷缩。假如在零下15℃的时候,这个泡的体积是10003厘米,那么,当它走进到温度是15℃的房间里,体积应该增加1103厘米:1000×30×(1/273)≈1103厘米。

保存下来

许多人认为肥皂泡的“寿命”太短,这一点,是并不完全正确的:如果给它适当的照顾,可以使肥皂泡保存到几十天。英国物理学家杜瓦(他因对液化空气的研究而著名)把肥皂泡保存在特制的瓶子里,排除尘埃,防止干燥和空气的震荡,可以把肥皂泡保存一个月或者还不止。有人把肥皂泡保存在玻璃罩下面,一直保存了好几年。

吹氢气泡

由于氢气易燃易爆,所以这个实验应由有经验的人在现场指导下操作。准备一只带有翻口橡皮塞的250毫升盐水瓶,在橡皮塞上钻一个小孔,插入一根用圆珠笔芯剪成的塑料管,在塑料管露在瓶塞外面的一端套一根约20厘米长的细橡皮管(常用于自行车气门芯的那种),一个简易氢气发生器就做成了。另找一块重约5克的生石灰和一块差不多大小的石碱,同时投入一大碗水里(约300毫升),用竹木筷子搅和。过一会儿,用瓷汤勺将上层澄清的水溶液舀起,小心地灌进盐水瓶里(最好用个塑料漏斗)。注意,这种溶液有一定的腐蚀性,如果沾在皮肤上或家具上,应马上冲洗干净。再准备一些浓肥皂液:将一些碎香皂放在热水里溶化,同时加入一些松香细末和砂糖,这样配置的皂液吹出肥皂泡不容易破。

把一些碎铝片投入盐水瓶里,然后塞紧橡皮塞。铝片可剪取铝质易拉罐皮,用砂纸打磨掉涂层后再剪成碎屑,或剪几小段铝芯电线,抽出芯线使用。铝片与上述溶液发生化学反应,就能产生氢气。冷天可将盐水瓶浸在60~70℃的热水盆里(切不可用火加热),细橡皮管里即有氢气冒出。将橡皮管蘸一点浓肥皂液,就能吹出一连串五彩缤纷的肥皂泡。与普通肥皂泡不同,它们会直升上天,久久不炸裂。

加工过程

将肥皂液放于敞口容器中过夜,可以将其变浓。但是,如果溶液过重可能不利于产生肥皂泡。肥皂液表面的泡沫浮沫可以通过轻微搅拌并掠掉它们,或者等它们消失。

产生肥皂泡的容易程度取决于很多因素。每种肥皂都不同,而环境条件也影响效果。例如,多尘的空气是不利的,多风也不利。而且,空气越湿润越好,这样在雨天制作肥皂泡更容易。总起来,发现完美方案的办法是试差法(试错法)。

吹制器

最简单的是使用和商品肥皂泡液一起卖的塑料吹制器。但是,因为吹制器的直径决定了肥皂泡的尺寸,有时候需要自制吹制器。多数环形结构可以被采用。譬如可以将铁丝弯成环形并加上一个柄,铁丝需要足够粗以维持环的形状。可以绕着铁丝缠上棉线或纱布使得肥皂水更容易粘在环上。

Klutz Press推广了一种“巨型肥皂泡”吹制器,它采用布圈带塑料手柄,并带一个活动部件允许环轻柔的开或闭。Klutz出售肥皂泡手册教授技巧和有趣的想法,通常附带可以立即使用的肥皂泡圈。

肥皂泡也可以用肥皂泡管吹制,它用塑料制成,通常形如烟斗,有时带有多个槽。肥皂泡溶液倒进管的槽中;在“烟嘴”吹气就能在槽中产生气泡。

配方范例

通用配方:

2/3杯洗碗洗涤剂

1 加仑水

2到3汤匙甘油

另一通用配方:

100克糖

2至3汤匙盐

1.4升水(蒸馏水更佳)

150毫升洗碗剂

12毫升甘油

再一通用配方:

1份洗涤剂

2份甘油

3份水

持久型肥皂泡:

1/3杯商用泡沫药水

1/3杯水

1/3杯甘油

不破裂型肥皂泡:

60毫升婴儿洗发水

200毫升水

3汤匙糖浆

表演艺术

肥皂泡表演融合了娱乐和艺术创作。他们需要高度的技巧和完美的溶液。有些艺术家能产生巨大的气泡,做成物体甚至人物形状。也有一些能够制作立方体,四面体和其它形体或者雕塑。肥皂泡通常空手处理。为增加视觉效果,他们有时用烟或者氦气填充并配以激光或火焰。肥皂泡也可以用天然气之类的可燃气体填充然后点燃。当然,这会毁掉该肥皂泡。

吉尼斯纪录

2007年英国伦敦博物馆,被称为泡泡人的SAMSAM,用一个巨大的肥皂泡将50学生罩了起来。SAMHEATH打破了一个泡泡容纳最多人的吉尼斯世界纪录,之前的一个世界纪录是一个泡泡容纳42个人。

2017年1月18日,捷克博雷斯拉夫,275名民众与一辆车同时容纳入一个巨型的肥皂泡中,创造吉尼斯世界纪录。

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