肥皂泡的科学

吹肥皂泡其实并不是一件简单的事，要吹出又大又漂亮的肥皂泡更不是一件容易的事，它需要掌握很多的技巧。而且，可能你会觉得肥皂泡就是肥皂泡，除了用于娱乐外，似乎没其他什么价值了，但对于物理学家来说，肥皂泡是非常具有研究价值的。

正如英国著名物理学家卡本特说的那样：“好的肥皂泡应该好好研究，从物理学上讲，肥皂泡里隐藏着我们一辈子都研究不完的原理。”

其实现在我们所知道的大部分原理都是从肥皂泡里衍生出来的，比如说通过肥皂膜表面七彩的颜色我们发现了光的波长；通过分析肥皂泡膜表面的张力，我们发现了粒子间存在的作用力，即内力间的作用。

下面我们来介绍几个可以让你见识到肥皂泡有趣知识的实验。英国著名物理学家卡利斯·波里斯所写的《肥皂泡》一书就介绍了很多关于肥皂泡的实验，感兴趣的话可以去看看这本书。接下来为大家介绍其中几个比较有趣的例子。

在制造肥皂泡时，香皂的效果并不见得比肥皂的好，所以用普通的肥皂就好，当然，如果想要制作出又大又漂亮的肥皂泡的话，就需要在肥皂水里加上一些扁桃油或者纯橄榄油。具体步骤是：第一，先准备一些纯净的水，最好是干净的雨水或雪水，倘如没有，就准备一些冷却的开水好了；第二，把肥皂切成小碎块，并取适量放入之前准备好的纯净水中进行溶解。

假如想要不容易破碎的肥皂泡的话，可以在肥皂水中加入占肥皂水体积1/3的甘油。当上述所有准备都做好后，就可以用一把汤匙把漂浮在水面的泡泡都弄破，然后就把一根管子插入到肥皂水中，并轻轻蘸取一些。之后再拿出管子，取一些肥皂水涂抹于管子的外侧，这时可以试着吹吹，看能不能吹出漂亮的肥皂泡？

假如你所使用的是尾端有十字形的缺口的管子（长约为10厘米），你同样可以很容易地吹出又大又漂亮的肥皂泡泡。

需要注意的是，在吹泡泡时，要尽量使管子保持垂直的状态，同时在吹气时要轻轻地吹。我们吹出的肥皂泡泡通常都比空气要轻，所以泡泡一旦形成都会往天上飘，这主要是因为肥皂泡泡内的气体是来自于我们肺内的。

这里我们将用直径为10厘米的肥皂泡作为例子，倘若你配的肥皂水吹不出这样的肥皂泡泡的话，那么你可以继续往你的肥皂水里加肥皂，直到能吹出来为止，这其实并不难实现。同样，如果你用涂满肥皂水的手指去戳泡泡而又不希望它破裂的话，也可以往肥皂水里加肥皂，即通过提高肥皂水的浓度来实现。

在实验之前，如果你选择的实验地具有很好的光线，那么在实验过程中你就一定可以看到你想看到的肥皂泡泡的美丽色彩。

回归主题，如果现在我们已经准备好肥皂水了，那么下面我们就来做几个神奇的小实验。

你见过内部有花的肥皂泡吗？如果想要做出这样的肥皂泡，我们需要准备的实验工具有小碟子、小漏斗、小花各一样，当然还有主要的肥皂水了。首先将少许的肥皂水倒在小碟子里，深度最好是2毫米～3毫米；然后把小花放在碟子的中央部位，同时把小漏斗倒扣在小花的旁边，这时你就可以从漏斗的细管口处缓慢地朝里吹气，同时要慢慢地把漏斗拿起来，这样一个肥皂泡就诞生了。之后肥皂泡会越来越大，当大到一定时，需要你倾斜漏斗，如图49右上所示，并小心地慢慢地将它移开，这时，你面前会出现一个又大又漂亮的肥皂泡泡，而且更令你兴奋的是，你会发现肥皂泡泡的中央竟然有一朵小花，如图49左上所示。

同理，如果实验时我们把小花换成一些小小的玩偶，则最后我们看到的肥皂泡泡中央将会站着一个小小的玩偶，而不是小花。

假如你想要做一个有夹层的肥皂泡泡的话，其实也并不难。首先做一个比较的大的肥皂泡，再把一根浸湿肥皂水的细管子插到泡泡中，通过细管子往大泡泡里吹气，就能够吹出小泡泡了。

通过上面的方法，我们还可以做出更多层次的泡泡，如图49左下所示。首先用漏斗做一个比较大的泡泡，再将一个沾湿了肥皂水的细管子插到泡泡中，吹一个相比之下要小一些的泡泡，然后把管子抽出，浸湿后再插入第2个泡泡中，吹出第3个，重复以上步骤，吹出第4个、第5个……操作时一定要小心谨慎，掌握熟练的技巧。

对于图50所示的圆筒形泡泡的制作，需要准备2个铁环。首先在下面一个铁环上吹出一个比较大的肥皂泡，然后用另一个铁环小心地接触到泡泡，并用手将铁环慢慢地往上提，这时你会看到泡泡被拉成了圆筒形。当你继续往上提时，你会看到一个更有趣的现象，下面铁环上的泡泡逐渐变小，而上面铁环的泡泡却逐渐变大，最后呈现出来的是一大一小两个泡泡。

此外，你可千万别轻视了肥皂泡的膜，尽管薄但它却具有很强的张力，而且对于泡泡内的气体，它会产生不小的压力。当我们把肥皂泡的漏斗管口靠近蜡烛时，火焰之所以会被吹向另一边就是因为肥皂泡内部力量的影响，如图51所示。

热胀冷缩的原理同样适用于肥皂泡。当你把肥皂泡从高温房间移到低温房间时，你会发现，肥皂泡的体积变小了，反之，则会变大。比如当把一个体积为100立方厘米的肥皂泡从-15℃的房间转移到15℃的房间时，体积大约会膨胀30/273，达到超过110立方厘米。

其实，认为肥皂泡很脆弱，一不小心就会破裂这种观点是错误的。在保存得当的情况下，肥皂泡可以维持10天以上。

比如，英国物理学家詹姆斯·鲁尔（液化空气成功的第一人）就做了一个用于保存肥皂泡的特殊瓶子，结果肥皂泡在这个瓶子的保护下避免了尘埃的污染和干燥空气的冲击，保存了一个多月的时间。

此外，美国物理学家劳伦斯制作的瓶子更是神奇，竟然能够使肥皂泡维持一年都没有破。