Allir vita að þegar að olía blandast vatni þá kemur regnbogalituð brák á vatnið. Hvað veldur þessari brák og hversvegna er hún endilega regnbogalituð?
Olía er eðlisléttari en vatn og leysist ekki upp í því. Þess vegna flýtur olían á vatni í flekkjum og myndar þunnar himnur eða brákir. Seigja í olíunni og yfirborðsspenna ráða þykkt brákarinnar en hún er ekki alveg jöfn og filman þynnist almennt til jaðranna.
Ljós speglast bæði af efra og neðra borði olíuhimnunnar. Þessir tveir spegluðu geislar sameinast í gegnum fyrirbæri sem við köllum víxlun eða samliðun en allar bylgjur sýna víxlunareiginleika. Þar sem öldutoppar tveggja bylgna mætast fáum við styrkjandi víxlun bylgnanna og stórt útslag, en þar sem öldutoppur annarrar bylgjunnar mætir öldudal hinnar fáum við eyðandi víxlun og útslagið verður lítið eða ekkert. Hvítt ljós er samsett af öldulengdum frá öllum regnbogans litum. Þegar spegluðu geislarnir tveir af efra og neðra borði olíufilmunnar mætast ræðst það af þykkt filmunnar hvaða öldulengdir gefa styrkjandi samliðun og þar með sterkan speglaðan geisla. Þar sem þykkt filmunnar er oddatölu-margfeldi af fjórðungi öldulengdar fæst sterk speglun, en veik speglun fæst þar sem þykktin er heilt margfeldi af hálfri öldulengd.
Ljós speglast bæði af efra (A) og neðra (B) borði olíuhimnunnar. Á þeim stað þar sem speglun rauða geislans er dauf fer hann í gegnum olíufilmuna niður í vatnið (C). Rauðu örvarnar sýna áttina sem ljósið ferðast.
Öldulengd rauðs ljóss er í kringum 650 nm í lofti en nálægt 432 nm í olíunni. Þannig fæst sterk rauð speglun þar sem þykkt filmunnar er 108 nm, 324 nm, 540 nm og svo framvegis, en engin eða aðeins dauf speglun þar sem þykktin er 215 nm, 430 nm, 645 nm og svo framvegis. Á þeim stað þar sem speglun rauða geislans er dauf fer hann í gegnum olíufilmuna niður í vatnið. Sami staður getur hins vegar gefið ágæt skilyrði fyrir speglun litar af annarri öldulengd. Litaáferð olíufilmunnar breytist því með þykktinni. Fram geta komið fleiri litir en við sjáum í regnboganum því skilyrðinu um styrkjandi samliðun getur verið fullnægt fyrir nokkrar öldulengdir í einu og við fáum speglun af litablöndu.
Þykkar filmur geta einnig sýnt breytilegt litamynstur með breytilegu sjónarhorni. Þetta gerist því leið geislans í gegnum olíufilmuna breytist örlítið með innfallshorni. Þessum hrifum er lýst með lögmáli Snells sem lýsir stefnubreytingu geisla sem fer úr einu efni í annað. Efnin eru einkennd með svonefndum brotstuðlum n. Brotstuðull fyrir loft er 1,0, fyrir vatn 1,33 og fyrir olíu er hann á bilinu 1,4 til 1,6. Styrkur speglunar frá hverjum skilfleti eykst með vaxandi hlutfalli brotstuðla.
Frekara lesefni af Vísindavefnum:
Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Sólin
Rís 05:40 • sest 21:16
Tunglið
Rís 15:13 • Sest 05:59
Flóð
Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31
Fjara
Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34
