你是否注意过肥皂泡泡的侧面会产生彩虹一般多彩的颜色?有没有注意到蝴蝶翅膀(或者鲍鱼贝壳)上出现的彩虹现象呢?所有的这些以及在浮油里打旋的彩色都是彩虹现象的例子。
为什么一个干净透明的泡泡和一滩黑油上面都会呈现出这种浮动的彩虹呢?答案是光对自身的干涉。
如同人一样,光波也能够进入到其他光波的传播路径上。当两条光波能够精准地相互叠加,并且光波的波峰能够重叠时,光的亮度就能够增加。但是当一条正在上升的光波和一条正在下降的光波相遇的时候,这两条光波就会使对方的亮度减弱——产生暗点甚至完全变黑。
光波的相互干涉产生了我们在油污和肥皂泡上所看到的色彩。从太阳上所传来的白光实际上包含了彩虹中的不同颜色,每种颜色都有一个不同的波长。当阳光透过三棱镜的时候,就可以看到彩虹般的颜色撒落到棱镜的另一面。
在水面上漂浮的一层薄薄的油或是肥皂水都有两个表面——上层和下层。阳光在这两层上都会发生反射效果,在这些薄膜的内部,两条反射光波产生了相互干涉。这样如果一种颜色(例如绿色或者红色)的光波在某些位置上相遇并且相互加强,那么这种颜色就会在这些位置上显现出来。
这就是为什么各种各样明亮的颜色会在油迹上打转儿。你所看到的确切颜色取决于两个方面:你从什么角度看这个薄膜,以及这个薄膜的厚度。
但是光线的干涉现象不止发生在油迹和肥皂泡上。这也是为什么人们能够在激光唱片的表面上看到闪闪发光的彩虹色。这种闪亮的彩虹色会在很多东西上呈现出来,例如孔雀、珍珠、甲虫和蝴蝶,只要这些物体有能够反射光线的薄膜。
像知更鸟胸前的红色或者帝王斑蝶身上的橙色之类的普通颜色,则来自于天然色素。例如,黑色素赋予了我们的皮肤、头发和眼睛的颜色。秋天,花青素这种天然色素给大自然留下红色和紫色。
但是“彩虹效应”则是由物体的结构产生的。一罐机油是黑色的,但是一薄层同样地油浮在水面上,在光照下就会产生幻觉般的明亮的彩色。
再看看蝴蝶的翅膀,它们的实际颜色来自于天然色素。但是由于蝴蝶翅膀的结构,它们也会产生彩虹般的色彩。
这是怎么回事呢?蝴蝶的翅膀上有很多非常薄的层壳质(一种形成昆虫和贝类动物外壳的非常坚硬的材料),这些层壳质之间由空气分离开。所以每一个薄层就像一薄层油迹一样产生彩虹色。多层的叠合就产生了一种特殊的效应(大闪蝶的翅膀从上方看的时候是亮蓝色,但是从侧面看的时候是深紫色),这种效应会使蝴蝶翅膀的颜色比车道上油迹的颜色明亮得多。