Görsel: Gezdiren için yapay zekâ ile üretildi.
Bir sabun köpüğünü güneşe tuttuğunuzda mavi, pembe, sarı ve yeşil renkler bir süre yüzünde dolaşır. Çocukken bunu sabunun kendi rengi sanmak kolaydır. Oysa sabunlu su çoğu zaman renksizdir; gördüğümüz renkleri, ışığın köpüğün çok ince duvarında izlediği iki yol seçer.
Köpüğün duvarı neden renk seçer?
Köpüğü, iki yanında hava bulunan incecik bir su-sabun tabakası gibi düşünelim. Güneş ışığı bu tabakaya çarptığında ışığın bir bölümü dış yüzeyden geri döner. Bir bölümü de filmin içine girer, iç yüzeyden yansıyıp yeniden dışarı çıkar. Gözümüze ulaşan bu iki ışık dalgası aynı anda buluşur.
İki dalganın tepe ve çukurları birbirini desteklerse belirli bir renk daha parlak görünür. Birinin tepesi ötekinin çukuruna denk gelirse o renk zayıflar. Fizikte buna ince film girişimi denir. Yani köpük, içine boya katılmış gibi renk üretmez; beyaz ışığın içindeki renklerden bazılarını bulunduğu noktada güçlendirir.
Renkler neden yer değiştirir?
Köpüğün her yeri aynı kalınlıkta değildir. Yerçekimi sıvı filmi aşağı doğru çeker; hava akımı ve buharlaşma da duvarın kalınlığını zamanla değiştirir. Bu yüzden bir noktada kırmızıya yakın dalgalar öne çıkarken birkaç milimetre yanında mavi ya da yeşil daha belirgin olabilir. Film inceldikçe seçilen dalga boyları da değişir; renk şeritlerinin hareket ediyor gibi görünmesi bu kalınlık haritasının gözümüzün önünde değişmesindendir.
Köpüğün en ince yerinin koyulaşması da aynı açıklamanın parçasıdır. Film çok inceldiğinde, farklı yüzeylerden dönen ışık dalgaları görünür renklerin çoğunu birbirini söndürecek biçimde karşılar. Köpük patlamaya yaklaşırken gördüğümüz kararma, rengin kirlenmesi değil, yansımanın azalmasıdır.
Gökkuşağından farkı
Gökkuşağında yağmur damlaları ışığı kırıp yansıtır; renkler gökyüzünde belirli bir geometriyle ayrılır. Köpükte ise renklerin yerini belirleyen şey, duvarın kalınlığı ile ışığın dalga boyu arasındaki ölçektir. Bu nedenle aynı köpüğün içinde yan yana farklı renkler görebilir, başınızı biraz oynattığınızda parlaklığın değiştiğini fark edebilirsiniz.
Burada hoşuma giden küçük ders şudur: Bir rengi görmek her zaman o rengin maddede hazır bulunduğu anlamına gelmez. Bazen madde yalnızca ışığa uygun bir yol verir. Sabun köpüğünün kısa ömrü içinde gördüğümüz renkler, ışığın dalga gibi davrandığını evimizin penceresine kadar getirir.
Kaynaklar
OpenStax, College Physics, “27.7 Thin Film Interference”: https://openstax.org/books/college-physics/pages/27-7-thin-film-interference
OpenStax, University Physics Volume 3, “3.4 Interference in Thin Films”: https://openstax.org/books/university-physics-volume-3/pages/3-4-interference-in-thin-films
The Physics Classroom, “Thin Film Interference”: https://www.physicsclassroom.com/class/light/Lesson-1/Thin-Film-Interference
