A hét kísérlete !!! “SZÍNES SZAPPANHÁRTYÁK”
Rajkovits Zsuzsa
A fizika számos területéhez tartozó jelenségek demonstrálásában jól használhatók a szappanhártyák és buborékok. Ismerkedjünk meg néhánnyal a sok közül!
Készítsünk mosószeres oldatot 1 dl víz, 1 dl glicerin (gyógyszertárban kapható) és 2 kávéskanál folyékony mosogatószer felhasználásával. Az oldatból tartósabb szappanhártya készíthetõ, ha azt a felhasználás elõtt néhány nappal elkészítjük.Vékonyréteg interferencia
Mártsuk teásdoboz száját az oldatba, s helyezzük a dobozt olyan pozícióba, hogy a szappanhártya függõleges legyen. Béleljük ki matt-fekete kartonpapírral a doboz belsejét, így elkerülhetjük a belsejébõl eredõ zavaró fényvisszaverõdéseket.
Figyeljük a szappanhátya felületét visszavert fényben.
A hártya kialakítása után szinte azonnal színes sávokból álló csíkrendszer jelenik meg, a csíkok vastagsága az idõ múlásával növekszik.
A jelenség demonstrációs kísérletként nagyobb létszámú társaság számára is bemutatható, ha a hártyát kivetítjük. Helyezzük a teásdobozt prizmatartó asztalra, s világítsuk meg a hártyát kondenzor alkalmazásával halogénlámpával. Készítsünk mosószeres szívószállal homorú tükröt a hártyából! Vetítsük gyûjtõlencsével ernyõre a hártyáról, mint homorú tükörröl visszaverõdõ fényt. (1.ábra) Egyszerûbben szabályozható a hártya görbülete, ha a dobozban uralkodó nyomást a doboz falán ütött lyukon injekciós fecskendõvel változtatjuk. Erre a kísérlet során, a megvilágítással járó melegedés miatt, többször szükség lesz. Az ernyõn jól megfigyelhetõk a szappanhártyában lejátszódó folyamatok. A jelenségek elemzésekor ne felejtsük el, hogy az ernyõn fordított állású képet nézünk!A fázisugrás
A szappanhártya vastagsága a látható fény hullámhosszánál kisebb, s igen könnyen változik. Légmozgással, mechanikus rázkódással, a hártya felületi feszültségét változtatva (pl. ammónia párologtatása a hártya környezetében) a színek keveredését idézhetjük elõ, amely mutatja a vastagság változását. A kavargást kiváltó hatások megszünte után a színes csíkrendszer újra megfigyelhetõ. Az idõ múlásával az ékalakú, kettõs felületû hártya között lévõ oldat fefolyik, a hártya vékonyodik. Csíkrenszerében a sávok szélesednek, a hártya felsõ tartománya feketének látszik (közönséges fekete hártya, Newton-féle fekete hártya). A fekete hártya vastagsága néhány nanométer. Ekkor a hártya elsõ és hátsó felületérõl visszavert fénysugarak között a találkozáskor az oldatban nincsen útkülönbség, az interferencia szempontjából csak az optikailag sûrûbb közegrõl történõ visszaverõdéskor jeletkezõ fázisugrás kioltást eredményezve dominál. A fekete hártya ténye egyébként a fázisugrás fellépésének egyetlen kísérleti bizonyítéka.Kétdimenziós állóhullámok
A szappanhártya könnyen mozgásba hozható zenével is. A zene hatására a levegõben keletkezõ nyomásváltozások a hártyán a zene ütemében változó érdekes mintázatot hoznak létre, amely szinte a zene képi megjelenítésének tûnik.
Szabályos állandósult mintázat, állóhullámok demonstrálhatók, ha a hangot változtatható frekvenciájú hanggenerátorból biztosítjuk. A hangszórót a hártya szomsédságában elhelyezve figyeljük az ernyõn megjelenõ kép változását. Meghatározott frekvenciáknál rezonancia során nemcsak a kétdimenziós állóhullámok figyelhetõk meg, hanem ezzel egyidejûleg pillangószárnyhoz hasonló szimmetrikus örvénylés még izgalmasabbá teszi a látványt. (2.ábra) Folyamatosan növekvõ frekvenciáknál több módus is megfigyelhetõ. A teásdoboz szájának alakját változtatva, érdekes összehasonlítani a különbözõ peremfeltételekkel elõállított állóhullámokat.
