ทำไมฟองสบู่ไม่มีสี แต่เห็นเป็นสีรุ้ง?

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

เวลาเป่าฟองสบู่กลางแดด ผิวฟองบางจุดเป็นฟ้า บางจุดอมชมพูหรือเขียว ทั้งที่น้ำสบู่ใส ไม่มีสีผสมอยู่ แถบสีขยับตามฟองเมื่อมันหมุน หรือเปลี่ยนเมื่อเราเอียงหน้ามอง สีที่เห็นจึงไม่ได้ติดอยู่ในน้ำ แต่เกิดขึ้นบนชั้นฟิล์มบาง ๆ ของฟอง

นักวิจัยถ่ายภาพและวัดแสงที่สะท้อนจากฟองสบู่เพื่อดูความหนาของผิวฟอง ผลชี้ว่า สีรุ้งเกิดจากแสงสะท้อนจากผิวด้านนอกและด้านในซ้อนทับกัน แสงบางสีจึงสว่างเด่นขึ้น ขณะที่บางสีจางลง หลักนี้เรียกว่าการแทรกสอดของแสงในฟิล์มบาง

ฟองสบู่มีชั้นน้ำผสมสบู่บาง ๆ คั่นอยู่ระหว่างอากาศสองด้าน เมื่อแสงส่องมา ส่วนหนึ่งสะท้อนตรงผิวชั้นนอก อีกส่วนผ่านชั้นน้ำบาง ๆ ก่อนสะท้อนจากผิวด้านใน แสงสองส่วนจึงกลับมาซ้อนกันก่อนเข้าตาเรา

แสงขาวจากแดดประกอบด้วยหลายสี แต่ละสีมีความยาวคลื่นต่างกัน เมื่อแสงสองชุดมาซ้อนกัน บางสีเสริมกันจนสว่างขึ้น ส่วนบางสีหักล้างกันจนจางลง สีที่ตาเห็นจึงขึ้นกับระยะทางที่แสงเดินทางในชั้นฟอง ให้นึกถึงคลื่นน้ำสองระลอก ถ้าสันคลื่นมาพบกัน คลื่นจะสูงขึ้น แต่ถ้าสันเจอท้องคลื่น คลื่นจะลดลง แสงที่ซ้อนกันก็เสริมและหักล้างกันได้เช่นกัน

ผิวฟองไม่ได้หนาเท่ากันทุกจุด น้ำสบู่ค่อย ๆ ไหลลงจากด้านบน ทำให้ชั้นฟิล์มเปลี่ยนความหนาไปตามตำแหน่ง สีจึงเกิดเป็นแถบและค่อย ๆ เคลื่อนระหว่างที่ฟองอยู่กลางอากาศ งานทดลองใช้สีเหล่านี้ประเมินความหนาของฟิล์มในแต่ละจุดได้

มุมแสงก็มีผลด้วย เมื่อมองเฉียง แสงที่สะท้อนจากผิวด้านในต้องผ่านชั้นฟิล์มในระยะต่างจากตอนมองตรง ทำให้บางสีสว่างขึ้น บางสีจางลงตามมุมที่มอง ดังนั้นสีเดียวจึงใช้บอกความหนาของฟิล์มตรง ๆ ไม่ได้ หากไม่รู้มุมและสภาพแสงด้วย

ถ้าเห็นจุดมืดเกือบดำบนฟอง จุดนั้นอาจเป็นบริเวณที่ฟิล์มบางมาก แสงสะท้อนจากผิวสองด้านหักล้างกันจนแทบไม่เหลือแสงกลับเข้าตา งานทดลองพบว่าบริเวณฟิล์มดำขยายขึ้นระหว่างที่ฟองค่อย ๆ บาง ก่อนฟองจะแตก

ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th