生活中,我们会发现,当夜晚路灯灯光照在汽车前挡风玻璃上时,常会浮现一道道流动的七彩条纹,看起来酷似迷你彩虹,如果换个角度看,这道“彩虹”还会随之发生变化,这是怎么回事?
奇妙的“薄膜干涉”现象
这种灯光落在玻璃上形成“彩虹”的现象叫做薄膜干涉。
单纯的汽车玻璃在灯光的照射下不会出现彩色反光,车窗上能看到彩虹纹路,根源是我们贴在玻璃内侧的隔热防爆膜。
市面上主流的车窗膜会用特殊镀膜工艺,在薄膜内部叠加几十层甚至上百层极薄的金属、金属氧化物涂层。每一层镀层薄到纳米级别,尺寸刚好和我们肉眼能看见的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光线的波长差不多。
路灯发出的是混合了所有色彩的白光,灯光照到车窗膜后会形成两道反射光:一道光直接在膜的表层反弹回来;另一道光穿透薄膜,碰到膜和玻璃贴合的那一面再反射,重新穿出薄膜。这两束光来自同一盏路灯,振动节奏完全相同,满足光线发生干涉的前提。
发生薄膜干涉后,不同颜色的光有的被提亮、有的被弱化,多种色彩分开显现,使得我们肉眼看上去,玻璃会出现一层层的七彩纹路,这就是薄膜干涉带来的效果。
彩色纹路为何会发生变化?
移动脚步、调整视线方向,玻璃上的彩色条纹位置、色彩会同步改变,其根源主要有两点。
第一,车窗膜厚度并不绝对均匀,不同厚度对应的干涉增强色光完全不同,因此彩色纹路也会产生变化。
第二,观测角度改变,光线在薄膜内部穿行的光程差随之变化。视线倾斜时,光穿透膜层的路径更长,每种色光满足干涉的厚度条件发生偏移,原本显现的彩色褪去,其他颜色取而代之,条纹便呈现“流动”效果。
其实,这种现象并非车窗独有,生活中肥皂泡表面彩环、路面积水油膜花纹、光盘背面彩虹反光等,都是薄膜干涉现象形成的。只要我们细心观察,就能感受到生活中的科学趣味。
来源:中科院物理所等综合整理