肥皂泡為什麼看起來是彩虹色的?

琥珀
琥珀肥皂泡的表面,有彩虹般的顏色在搖曳流動呢。肥皂水明明沒有顏色,真是不可思議。
30秒看懂答案
琥珀創造出顏色的,其實就是光本身喔。

肥皂泡看起來是彩虹色,是因為在薄膜外側和內側反射的2道光重疊在一起,每種顏色有的互相加強、有的互相抵消。看得到哪種顏色,由膜的厚度決定。膜的厚度每個地方都不同,又會隨著時間改變,所以顏色看起來會搖搖晃晃地流動。

在肥皂膜表面擴散開來的彩虹色花紋
肥皂膜的表面。因為膜的厚度不同,可以看到各種顏色的花紋。照片:Pksois23 / CC BY-SA 4.0 / 維基共享資源

光的波重疊會互相加強

光像波一樣前進,顏色不同,波的長度也不同。紅光的波比較長,紫光的波比較短。根據美國科學館探索館(Exploratorium)的說明,2道光的波如果波峰和波峰重疊,就會互相加強;波峰和波谷重疊,就會互相抵消。這叫做「干涉」。

在膜的正反兩面反射2次

光照到肥皂泡時,一部分在膜的外側表面反射,一部分進入膜裡,在內側表面反射。在內側反射的光,多走了膜的厚度那段距離,所以和外側的光重疊時,波會錯開。於是依膜的厚度不同,某些顏色被抵消,剩下的顏色混在一起被我們看到。

圖:光在肥皂膜上反射的樣子,以及顏色的變化
在膜的外側和內側反射膜在外側反射的光在內側反射的光多走一小段後才重疊膜變薄,顏色就改變藍綠厚藍紫紅黃黑非常薄
琥珀
琥珀重點就在於光會在膜的正面和背面反射2次呢。

厚度不同,看到的顏色就不同

紅光的波比較長,要抵消它需要比較厚的膜。根據探索館的說明,膜越來越薄時,被抵消的顏色會依紅、黃、綠、藍的順序改變,看到的顏色也會依藍綠、藍、紫紅、黃的順序變化。肥皂液會因為重量往下流,所以越上面越薄,顏色有時會排成條紋。

變黑就是要破的信號

膜變得非常薄時,因為光在外側表面反射時,波的方向會翻轉過來,所有的顏色都會被抵消,膜看起來就黑黑的。新南威爾斯大學的說明也提到,膜的上方變得比光的波長薄很多時,看起來就是黑色的。這個黑色部分一出現,就是快要破掉的信號。

想知道更多

  • 雨後路面上的油膜、鮑魚殼的內側、某些鳥的羽毛和昆蟲的翅膀會閃著彩虹色,也是因為同樣的光的干涉。
  • 在肥皂液裡加入甘油,液體會變得比較黏、流得比較慢,膜就比較容易撐得久。
琥珀
琥珀在薄膜上反射的光重疊,就產生了顏色。泡泡變得黑黑的時候,就是快要說再見的信號了呢。

三選一小測驗

肥皂泡為什麼看起來有彩虹色?

看答案
  1. 泡泡水本身有顏色
  2. 反射的光互相重疊
  3. 薄膜吸收了光的顏色

反射的光互相重疊 薄膜外側和內側反射的光重疊在一起,有些顏色互相增強,有些互相抵消。看到哪種顏色,由薄膜的厚度決定。

參考資料

  1. Bubble ColorsExploratorium(英文)
  2. Soap-bubbles, interference colours, surface tension, minimal shapesUNSW Sydney, School of Physics (Physclips)(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。