肥皂膜的颜色从哪来:一条余弦就能算出来
来源:aseemrb.me — 2026-10-20
📋 概述
竖直的肥皂膜在重力下排水,上部更薄,白光下就按厚度排出彩色条带。牛顿在《光学》里记录过:彩环先在顶部形成,随水排下移而变宽,最后顶部出现黑斑然后破裂。作者把这个过程算清了:某一厚度处的颜色由两件事决定——膜对每个波长反射多少光,以及 CIE 用来把光谱压成颜色的三条配色函数。前者是波长倒数上的一个余弦,所以颜色等于"白色减去配色函数的余弦变换在 2nd 处的取值",n 是水的折射率。算出的颜色与牛顿当年编的厚度表吻合。
🔑 核心要点
- 反射光谱在 1/λ 上是余弦,颜色就是白色减去它的余弦变换
- 关键量是 2nd:来自后表面反射光多走的那个光程
- 计算结果与牛顿《光学》里的厚度—颜色表对得上
- 排水造成的厚度梯度,就是肉眼看到的那一条条色带
💡 金句
A vertical film drains under gravity and is thinner at the top, so in white light it shows bands of color ordered by thickness.
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