Iridescenze bolle di sapone
Salve a tutti!
Volevo capire questo fenomeno per cui le bolle di sapone ci appaiono colorate. Leggo dappertutto che si tratta di interferenza da lamina sottile. Ma secondo me non può essere dato da questo perché la luce solare non è coerente!!!
Ho chiesto al mio prof di fisica 2 e ni ha ddetto : " è un po più complicato " senza aggiungere molto altro.
Quindi se magari qulcuno di voi ha capito o vuole riflettere insieme si faccia avanti!
Grazie
Volevo capire questo fenomeno per cui le bolle di sapone ci appaiono colorate. Leggo dappertutto che si tratta di interferenza da lamina sottile. Ma secondo me non può essere dato da questo perché la luce solare non è coerente!!!
Ho chiesto al mio prof di fisica 2 e ni ha ddetto : " è un po più complicato " senza aggiungere molto altro.
Quindi se magari qulcuno di voi ha capito o vuole riflettere insieme si faccia avanti!
Grazie
Risposte
Il fenomeno è dovuto all'interferenza tra la luce direttamente riflessa dalla superficie esterna della bolla e da quella che, dopo essere rifratta all'interno del sottile strato di acqua saponata, si riflette sulla superficie interna della bolla, ripercorrendo quindi lo strato d'acqua (a velocità $c/n $) per fuoriuscire nuovamente. I due raggi, quello immediatamente riflesso e quello che ha percorso due volte lo spessore della bolla, avendo una differenza di fase dovuta ai diversi cammini ed alla diversa velocità con cui vengono percorsi, interferiscono in modo costruttivo per alcune lunghezze d'onda (quelle corrispondenti ai colori che vedi predominanti nell'iridescenza), distruttivo per altre (i colori soppressi). Se la luce incidente non fosse bianca non ci sarebbe quest'effetto di selezione di alcune lunghezze rispetto ad altre.
Ok e questo è quello che è scritto dappertutto. Però ho delle perplessita in quanto la luce che colpisce le bolle è luce non coerente!
È come sparare 2 fasci di luce da distanze diverse che hanno differenza di fase variabile nel tempo, non si vedrebbe interferenza ma solo una somma delle intensità.. Questo è il mio dubbio
È come sparare 2 fasci di luce da distanze diverse che hanno differenza di fase variabile nel tempo, non si vedrebbe interferenza ma solo una somma delle intensità.. Questo è il mio dubbio
Non so se ho capito esattamente il tuo dubbio. Per semplificare al massimo la circostanza, prendi un'onda che sia una sovrapposizione di due monocromatiche (1) e (2) di lunghezze $lambda_1=lambda_0$ e $lambda_2=1/2lambda_0$. Fai interferire quest'onda con se stessa, producendo una differenza di fasi che corrisponda ad una differenza di cammini pari a $Deltas= 3/2 lambda_0$.
La (1), per cui è : $Delta s=3/2 lambda_1$, interferirà distruttivamente, la (2) avrà $Deltas=3 lamda_2$ e pertanto darà luogo ad interferenza costruttiva. Quindi vedrai soppresso quello corrispondente alla (1) ed esaltato il colore corrispondente alla (2).
La (1), per cui è : $Delta s=3/2 lambda_1$, interferirà distruttivamente, la (2) avrà $Deltas=3 lamda_2$ e pertanto darà luogo ad interferenza costruttiva. Quindi vedrai soppresso quello corrispondente alla (1) ed esaltato il colore corrispondente alla (2).
Il mio dubbio è dato dal fatto che la luce del sole non è coerente.
Il raggio arriva ad esempio perpendicolarmente alla superficie in un punto O. Il raggio rifratto compirà un cammino nella lamina (spessa h) e ne uscirà avendo percorso 2h prendendo come punto di partenza O. L onda riflessa invece avrà percorso un certo cammino maggiore di 2h. Ora se le onde sono coerenti questo non è importante poiché in O l onda ha sempre la stessa fase. Se abbiamo luce non coerente , come quella solare, l onda in O ha fase che varia nel tempo, quindi quando l onda rifratta ritorna su pitrebbe accadere che in determinati istanti è in fase con l onda riflessa e in altri in opposizione.
So che una condizione necessaria affinché si verifichi interferenza è che le onde siano coerenti, coaa che nel caso delle bolle di sapone chiaramente non è!
Il raggio arriva ad esempio perpendicolarmente alla superficie in un punto O. Il raggio rifratto compirà un cammino nella lamina (spessa h) e ne uscirà avendo percorso 2h prendendo come punto di partenza O. L onda riflessa invece avrà percorso un certo cammino maggiore di 2h. Ora se le onde sono coerenti questo non è importante poiché in O l onda ha sempre la stessa fase. Se abbiamo luce non coerente , come quella solare, l onda in O ha fase che varia nel tempo, quindi quando l onda rifratta ritorna su pitrebbe accadere che in determinati istanti è in fase con l onda riflessa e in altri in opposizione.
So che una condizione necessaria affinché si verifichi interferenza è che le onde siano coerenti, coaa che nel caso delle bolle di sapone chiaramente non è!
Non ha importanza se la luce è coerente o no.
Un onda che incide sulla lamina, qualsiasi sia la sua fase, interferisce con se stessa dopo essere stata rifratta dalla lamina.
Piu' onde non coerenti che incidono sulla lamina, ciascuna interferisce con se stessa e quindi tutte subiscono lo stesso processo. Se guardi le formule per calcolare l'intensita dell'onda non si fa nessun riferimento alla fase, non avrebbe senso.
Un onda che incide sulla lamina, qualsiasi sia la sua fase, interferisce con se stessa dopo essere stata rifratta dalla lamina.
Piu' onde non coerenti che incidono sulla lamina, ciascuna interferisce con se stessa e quindi tutte subiscono lo stesso processo. Se guardi le formule per calcolare l'intensita dell'onda non si fa nessun riferimento alla fase, non avrebbe senso.
Ma la differenza di cammino ottico è la differenza di fase tra i raggi incidenti e rifratti in realtà.
Ho un po di confusione per questo, da una parte capisco che il raggio ne è uno e interferisce con se stesso, però effettivamente si sdoppia e i 2 raggi generati comiono percorsi diversi. Cerco di spiegarmi bene:
In generale come si vede da questa immagine la differenza di cammino ottico sarà data da $2mBD-BP$ (dove $m$ è l'indice di rifrazione) a cui va aggiunto $pi$ ma non è fondamentale per capire .
Quello che penso è che siccome in raggio rifratto viaggia con velocità $c/m
Ho un po di confusione per questo, da una parte capisco che il raggio ne è uno e interferisce con se stesso, però effettivamente si sdoppia e i 2 raggi generati comiono percorsi diversi. Cerco di spiegarmi bene:
In generale come si vede da questa immagine la differenza di cammino ottico sarà data da $2mBD-BP$ (dove $m$ è l'indice di rifrazione) a cui va aggiunto $pi$ ma non è fondamentale per capire .
Quello che penso è che siccome in raggio rifratto viaggia con velocità $c/m
Ok, ti sei spiegato benissimo.
Puo' essere che il fenomeno delle bolle si spieghi in altri modi, ad esempio in termini di risoluzione dell'occhio, che potrebbe non distinguere il raggio riflesso e rifratto.
Puo' essere che il fenomeno delle bolle si spieghi in altri modi, ad esempio in termini di risoluzione dell'occhio, che potrebbe non distinguere il raggio riflesso e rifratto.
Va bene ringrazio entrambi per avere risposto! Nel caso trovaste informazioni in più fatemi sapere 
Guardando qua e là ho trovato questo, confesso di averlo letto un po' di fretta, ma mi pare che a pagg.2-3 parli di intervallo di coerenza entro il quale le onde reali emesse da due sorgenti possono considerarsi coerenti. Non so quale sia l'ordine di grandezza da considerare per la larghezza di banda $Delta nu$ ma dato che lo spessore della lamina è confrontabile con $lambda$ mi pare i tempi siano così ridotti da avere una discreta probabilità di soddisfare la relazione $Delta t approx 1/(Delta nu)$. Le due sorgenti sono da intendere come il punto B del tuo disegno con doppio ruolo. Mi pare che come interpretazione ci potrebbe stare. Il che spiegherebbe perché l'iridescenza si verifichi solo con lamine così sottili e non, ad esempio, col vetro.
Mi intrometto, perchè la questione comincia a interessarmi
L'interpretazione mi sembra convincente, però c'è una cosa che non capisco: coma mai l'interferenza continua una volta superato il tempo di coerenza? Cioè, da quel che ho capito, la differenza di fase può essere considerata costante entro l'intervallo di coerenza, perciò una volta trascorso tale intervallo le due onde non dovrebbero più interferire in maniera apprezzabile. Mi sfugge qualcosa?
"Palliit":
Guardando qua e là ho trovato questo [...] Il che spiegherebbe perché l'iridescenza si verifichi solo con lamine così sottili e non, ad esempio, col vetro.
L'interpretazione mi sembra convincente, però c'è una cosa che non capisco: coma mai l'interferenza continua una volta superato il tempo di coerenza? Cioè, da quel che ho capito, la differenza di fase può essere considerata costante entro l'intervallo di coerenza, perciò una volta trascorso tale intervallo le due onde non dovrebbero più interferire in maniera apprezzabile. Mi sfugge qualcosa?
Ti ringrazio Pallit per l'articolo! Il dubbio però mi resta; il nostro occhio non dovrebbe percepire variazioni che avvengono in $10^(-8)$ secondi. La cosa che mi da fastidio è che i libri sparano le cose senza perderci tempo più di tanto a spiegarle, e alcune volte si contraddicono anche!
"v3ct0r":
...coma mai l'interferenza continua una volta superato il tempo di coerenza?
Non credo che continui, per verificarlo bisognerebbe vedere se si creano fenomeni di interferenza anche ad una certa distanza dalla superficie della bolla, ma francamente non saprei dirti al momento come si possa fare. Del resto, il succo del discorso è che l'iridescenza sia possibile proprio perchè - dato lo spessore della bolla - lo sfasamento temporale è abbastanza piccolo.
Ok. Grazie!
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