La fisica spiega i riflessi nelle bolle di sapone

Cosa succede se guardiamo una bolla di sapone da molto vicino? Vi sarà di certo capitato di scorgere nelle bolle di sapone dei riflessi di arcobaleno… Perché succede? E, invece, avete mai scorto degli archetti neri?

In ogni bolla di sapone c’è un arcobaleno. E ci sono anche dei cerchietti scuri. Per capire il perché, dobbiamo studiare le bolle dal punto di vista fisico.

La natura delle bolle di sapone secondo la fisica

Le bolle di sapone incantano i più piccoli ma, talvolta, destano meraviglia anche nei fisici. C’è per esempio chi ha studiato queste formazioni con un ingrandimento, per ammirarne i pattern complessi e le sfumature che emergono sulla sua superficie poco prima dello scoppio.

Un team di ricerca guidato dal fisico Li Shen, docente all’Imperial College di Londra, ha cercato nel 2016 di spiegare il fenomeno dal punto di vista scientifico.

Le bolle di sapone rivelano un arcobaleno luccicante, che appare nella porzione più spessa del film sottile, ossia dove si concentra il sapone. E poi, rivelano cerchi scuri nella porzione più sottile del film.

Arcobaleni e cerchi neri

È lo spessore del film a determinare l’intensità del colore che caratterizzerà la bolla. I raggi luminosi vengono riflessi dalla parte superficiale e anche da quella più profonda del film. E questi riflessi si combinano per amplificare particolari lunghezze d’onda. Si tratta di effetto fisico chiamato interferenza costruttiva. In particolare, nell’area più spessa del film, scorgiamo lunghezze d’onda più lunghe e colorate, che si organizzano secondo lo schema dell’arcobaleno. Grazie all’attrazione gravitazionale, il film di sapone fluisce, e ciò produce un cambiamento continuo del pattern nel tempo. Le regioni più spesse diventano via via più sottili. Le regioni più sottili, invece, diventano più spesse, finché la bolla infine non scoppia.

Nel momento in cui il film diventa più sottile della più corta lunghezza d’onda di luce visibile, l’arcobaleno scompare del tutto. Così, al suo posto, compaiono dei cerchi scuri, a causa dell’interferenza distruttiva che annulla la luce riflessa dalla superficie della bolla. Questi cerchi crescono e si uniscono l’un l’altro. così come ha riportato il team di ricerca del fisico. Ecco… questa è la fisica che si nasconde dietro o, meglio, dentro le bolle di sapone.

L’effetto della comparsa dei cerchi neri dipende da un altro effetto, chiamato coarsening. Per studiarlo, il professor Shen ha usato un comune detergente per piatti e una telecamera digitale per guardare da più vicino le bolle.

Ma che cos’è il coarsening? È una coagulazione grossolana. Come quella del miracolo di San Gennaro o dell’olio nell’insalata. Quando scuotiamo il ​​condimento per l’insalata, l’olio e l’aceto si mescolano insieme in piccole goccioline. Poi queste goccioline si fondono in goccioline più grandi, creando un composto sempre più grossolano, finché tutto l’olio non finisce in superficie. E lo stesso succede anche con il ferro fuso, quando si raffredda e cede le proprie impurità, come il carbonio.