肥皂泡

肥皂泡是肥皂产生的一种非常薄的虹彩的表面膜。肥皂泡的存在时间通常很短，它们会因触碰其它物体或维持于空气中太久而破裂（地心吸力令肥皂泡上方的膜变薄）。肥皂泡还可能帮助解决空间的复杂的数学问题，因为他们总是会找到点或者边之间的最小表面。

== 物理 ==

=== 表面张力和形状 ===

肥皂泡的存在是因为液体（通常是水）的表面层有一种特定的表面张力，它导致该层的行为像弹性膜。一个常见误解是以为肥皂增加了水的表面张力。实际上肥皂做了相反的事情，它将张力减少到大约是纯水的三分之一。肥皂不增强泡泡，它只是稳定它们，通过一种称为马伦哥尼效应的作用。随着肥皂膜的拉伸，肥皂的密度减小，使得表面张力增加。这样，肥皂选择性的加强了气泡的最弱部分并倾向于防止它们被进一步拉伸。另外，肥皂也减少了蒸发，使得气泡维持更久。
它们的球形形状也是由于表面张力造成的。该张力导致肥皂形成一个圆球，因为球是给定体积最小的表面积的形状。这个形状可以明显地被气流所扭曲，因而可以通过向它吹气而改变。但是如果一个气泡在静止空气中下沉，它会保持非常接近球形，比卡通式的雨滴更接近。当一个下沉物体接近它的极限速度时，作用在其上的拉力等于其重量，因为气泡的重量和同体积的雨滴相比要小得多，它的形变要小得多。（这两种情况的表面张力相似：肥皂将水的表面张力减少到约三分之一，但它实际上又被加倍了，因为膜有内外两层表面。）

=== 凝结 ===
在零下15°C（5°F）的温度下吹入空气的肥皂泡会在接触到一个表面时凝结。其内部的空气会逐渐扩散出去，导致气泡在其自身重力下坍塌。
在−25 °C（−13 °F）的温度下，气泡会在空气中凝结并可能在触地时散开。当在这样的低温下时，肥皂泡用暖的气息吹出，它最初会凝结成几乎完美的球形，但当暖气冷却并因此而减小体积时会带来气泡的部分坍塌。在这样的低温下成功吹出的肥皂泡体积总是很小：它将很快凝结而继续吹会使气泡破裂。
在温度增加到0 °C时肥皂泡会凝结得慢些。

=== 合并 ===


当两个气泡合并时，同样的物理原理作用在其上，气泡会采取最小可能表面积的形状。他们的公共壁会凸向大的肥皂泡，因为小的肥皂泡有更大的内压力。若肥皂泡大小相同，壁是平的。
在两个或多个肥皂泡相遇的点，它们自动会变成三个肥皂泡壁交汇于一条线，分别以120°的角度分隔。这是最有效的选择，这也是为什么蜂窝的胞腔采用同样的120°角因而形成六边形的原因。只有四个气泡壁会交汇于一点，从该点出去的每三个气泡壁所共享的线之间的角度为109.47°。

=== 干涉和反射 ===
肥皂泡的虹彩颜色是光波的干涉所造成。当光撞击在膜上，其一部分被外表面反射，而另外一些穿过薄膜并在内外两个表面间来回反射后重新穿出。最后观测到的反射由所有这些反射的干涉所决定。因为每段在薄膜中的行程导致一些相位偏移，它和薄膜的厚度成正比而和波长成反比，干涉的结果依赖于这两个量…