肥皂泡是一种极薄的肥皂水薄膜,包裹着空气,形成一个表面呈彩虹色的空心球体。肥皂泡通常只持续几秒钟就会破裂,要么自己破裂,要么与另一个物体接触。它们通常用于儿童娱乐,但也用于艺术表演。将几个气泡组合在一起会产生泡沫。
当光线照射到气泡上时,它似乎会改变颜色。与彩虹中的颜色不同,彩虹中的颜色是由微分折射产生的,肥皂泡中的颜色是由薄肥皂膜的正面和背面反射的光的干涉产生的。根据薄膜的厚度,不同的颜色会产生建设性和破坏性的干扰。
肥皂泡是最小曲面的复杂数学问题的物理例子。它们将呈现包含给定体积的最小表面积的形状。一个真正的极小曲面更恰当地用一个肥皂膜来说明,它在里面和外面有相等的压力,因此是一个平均曲率为零的曲面。肥皂泡是一种封闭的肥皂膜:由于内外压力的差异,它是一种平均曲率恒定的表面。
虽然从1884年就知道球形肥皂泡是包围给定体积空气的最小面积方式(H.a.Schwarz的一个定理),但直到2000年才证明两个合并的肥皂泡提供了以最小表面积包围两个不同体积空气的最佳方式。这被称为双泡猜想。
由于这些特性,肥皂泡薄膜已被用于实际问题解决应用。结构工程师Frei Otto使用肥皂泡膜来确定分布在几个点之间的最小表面积的薄片的几何形状,并将这种几何形状转化为革命性的拉伸屋顶结构。一个著名的例子是他在蒙特利尔第67届世博会上的西德馆。
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