Diário de um Químico Digital

HOHOHOHO!

Em um post anterior, eu expliquei como funcionam as bolhas de sabão.

Voltando ao assunto, hoje eu vou explicar o porquê daquelas cores tão bonitas que elas costumam exibir.

Sigam lendo o post.

Cor, um dos aspectos mais belos das bolhas, também fornece uma ferramenta extremamente interessante para a medição da espessura do filme de bolhas.

Ondas luminosas, assim como ondas do mar, possuem picos e vales (cristas e depressões). A luz vermelha tem o maior comprimento de onda e o violeta o menor.

Todas as ondas, incluindo a luz, têm uma propriedade curiosa: se duas ondas se combinam, as ondas podem se encontrar crista com vale, cancelando-se mutuamente; 

Quando elas se encontram crista com vale, para cada vibração "para cima" em uma onda, existe uma vibração "para baixo" correspondente na outra onda. Essa combinação de quantidades iguais de "para cima" e "para baixo" causa um completo cancelamento ou interferência. 

A interferência é responsável pelo brilho perolado e lustroso de uma casca de abalone, as belas cores em algumas penas de aves e asas de insetos, e manchas flutuantes de cor em uma camada de óleo sobre uma poça de água parada. Isso é verdadeiro também para as bolhas de sabão.

Concha de abalone (haliote)

Asa de um inseto

Água contendo uma fina camada de óleo sobre si

Tem mais explicação na sequência....

 #more

A luz branca é formada por todas as cores, todos os comprimentos de onda. Se uma dessas cores é subtraída da luz branca (por interferÊncia, por exemplo) nós vemos a cor complementar. Por exemplo, se a luz azul é subtraída da luz branca, nós enxergamos amarelo. A pele de uma bolha reluz com cores complementares produzidas pela interferência. Se nós tivéssemos que olhar para uma porção ampliada de uma membrana de bolha de sabão, notaríamos que a luz reflete tanto pelo exterior quanto pelo interior da bolha, mas os raios de luz que são emergem do interior da bolha viajam uma distância maior que o raio que são refletidos da parte externa da membrana. Esses raios se recombinam de forma que estão fora de fase (suas cristas e vales não estão em sincronia) e produzem interferências (tanto do tipo construtiva quando do tipo destrutiva). Dada uma certa espessura da membrana da bolha, um certo comprimento de onda será cancelado e sua cor complementar será visualizada. Comprimentos de onda maiores (vermelho) necessitam de uma parede de bolha mais espessa do que os de comprimento de onda mais curtos (violeta). Quando o vermelho é cancelado, ele deixa um reflexo azul-esverdeado.   

400 nm Violeta absorvido, Verde-amarelado observado(λ 560 nm)
450 nm Azul absorvido, Amarelo observado (λ 600 nm)
490 nm Azul-esverdeado absorvido, Vermelho observado (λ 620 nm)
570 nm Amarelo-esverdeado absorvido, Violeta observado (λ 410 nm)
580 nm Amarelo absorvido, Azul-escuro observado (λ 430 nm)
600 nm Laranja absorvido, Azul observado (λ 450 nm)
650 nm Vermelho absorvido, Verde observado (λ 520 nm)

A "pele" de uma bolha reluz com as cores complementares produzidas pela interferência. Se nós olhássemos para uma porção extremamente ampliada da membrana de uma bolha de sabão, nós poderíamos notar que a luz é refletida tanto da parte externa quanto da parte interna dessa membrana, mas o raio de luz que é refletido a partir da superfície interna viaja uma distância maior que o raio refletido a partir da superfície externa da membrana.

Quando os dois raios se recombinam eles podem ficar "fora de fase" um com o outro e produzir uma nova interferência. Dada uma certa espessura de membrana, um determinado comprimento de onda será cancelado e sua cor complementar será vista por nossos olhos.

Comprimentos de onda longos (vermelho) necessitam de uma bolha com paredes espessas para que esse "fora de fase" aconteça. Já para que comprimentos de onda curtos (violeta) possam sofrer esse fenômeno, é necessário uma espessura menor de membrana.

Quando o vermelho é cancelado, ele deixa um reflexo azul-esverdeado. À medida que a bolha afina, o amarelo é cancelado, deixando a cor azul surgir; então o verde é cancelado, surgindo a cor magenta; e finalmente o azul é cancelado, deixando o amarelo aparecer.

Eventualmente a bolha torna-se tão fina que o cancelamento ocorre para todos os comprimentos de onda e a bolha parece ter uma cor negra contra um fundo negro. 

Este surpreendente cancelamento completo é devido à forma diferente com que a luz reflete-se das duas superfícies. Quando a luz é refletida a partir da superfície externa da bolha (uma interface ar-água) a direção de vibração da onda é revertida - todas as vibrações "para cima" são tornadas "para baixo" e vice-versa. 

(Algo similar acontece quando você vibra uma corda afixada em uma parede; o pulso refletido de cabeça para baixo após bater na parede.)

Quando a luz é refletida vindo da superfície interna da bolha (interface água-ar) a direção da vibração não é alterada. Se a membrana da bolha for muito fina, muito menor que o comprimento de onda da luz visível, então os dois raios de luz refletidos sempre se encontrarão crista-com-vale e uma interferência destrutiva é produzida.

Não acontecerá uma reflexão visível, e a bolha parecerá negra. Quando você vir isso acontecendo na superfície de uma bolha de sabão você saberá que a bolha tem uma espessura de apenas pouco mais de UM MILIONÉSIMO DE UMA POLEGADA e irá estourar em breve. 

A luz branca é separada em cores básicas quando refletida a partir de duas superfícies de um filme fino. Quando as duas reflexões interferem construtivamente, elas produzem uma banda de cor. Quando elas intereferem destrutivamente, elas se cancelam mutuamente e aquela cor é subtraída do espectro.

As bandas alternantes de luz e escuridão sobre o filme de sabão são na verdade bandas de cor, produzidas por reflexão e interferência das ondas de luz. As cores dependem da espessura do filme. O filme exibido aqui ao lado está mais fino no topo, tornando-se mais espesso no fundo. Quando a espessura do filme muda, as cores também mudam, formando bandas regulares.

FONTE

Fantástica animação interativa em flash que mostra as escalas de tamanho de tudo que existe no universo.