Γιατί ο αφρός σαπουνιού είναι πάντα λευκός;

Ο αφρός στον αφρό σαπουνιού είναι πάντα λευκός γιατί όταν το φως εισέρχεται στο διάλυμα σαπουνιού, πρέπει να περάσει μέσα από έναν αριθμό μικροσκοπικών φυσαλίδων σαπουνιού, δηλαδή από έναν αριθμό επιφανειών. Αυτές οι αμέτρητες επιφάνειες διασκορπίζουν το φως σε διαφορετικές κατευθύνσεις, γεγονός που κάνει τον αφρό/αφρό να φαίνεται λευκός.

Ανεξάρτητα από το αν το αρχικό σαπούνι/σαμπουάν είναι πορτοκαλί, πράσινο, ροζ, κίτρινο ή οποιοδήποτε άλλο χρώμα, σίγουρα έχετε παρατηρήσει ότι ο αφρός ή ο αφρός που σχηματίζεται όταν αναμιγνύεται με νερό και τρίβεται έντονα έχει πάντα λευκό χρώμα. Δεν είναι λίγο περίεργο;

Photo Credit :FamVeld / Shutterstock

Γιατί τα σαπούνια διαφορετικών χρωμάτων σχηματίζουν τον ίδιο λευκό αφρό;

Σύντομη απάντηση: Το εξαιρετικά λεπτό στρώμα σαπουνιού (που σχηματίζεται όταν διαλύεται με νερό) είναι σχεδόν διαφανές από μόνο του, αλλά ο αφρός φαίνεται λευκός, επειδή το ορατό φως διασκορπίζεται σε πολλές κατευθύνσεις αφού περάσει από πολλές επιφάνειες.

Για να το κατανοήσουμε καλύτερα, ας κάνουμε μια γρήγορη ανακεφαλαίωση ενός σημαντικού οπτικού φαινομένου.

Τι είναι η σκέδαση του φωτός;

Η λεξική σημασία της λέξης «σκορπίζω» είναι «να ρίχνω σε διάφορες τυχαίες κατευθύνσεις» ή «να απομακρύνομαι γρήγορα σε διαφορετικές κατευθύνσεις». Αυτό είναι επίσης σχεδόν το τι σημαίνει «σκέδαση φωτός» στον κόσμο της οπτικής.

Λέμε ότι το φως έχει «σκορπιστεί» όταν οι φωτεινές ακτίνες σε ευθεία γραμμή εκτρέπονται σε τυχαίες κατευθύνσεις αφού χτυπήσουν κάτι (αυτό το «κάτι» θα μπορούσε να είναι τόσο μικρό όσο ένα μόριο αέρα). Η σκέδαση του φωτός συμβαίνει λόγω ανωμαλιών στο μέσο διάδοσης, στα σωματίδια ή στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων.

Ο ουρανός φαίνεται λευκός/γκρι λόγω της σκέδασης του φωτός

Ο ουρανός που βλέπουμε παραπάνω φαίνεται λευκός/γκρι λόγω της σκέδασης του φωτός (ένας συγκεκριμένος τύπος σκέδασης που ονομάζεται Mie scattering ). Βλέπετε, σχεδόν όλο το ηλιακό φως που εισέρχεται στα σύννεφα διασκορπίζεται, χάρη στην παρουσία αρκετά μεγάλων σταγονιδίων σύννεφων (~20 μικρόμετρα) που διασκορπίζουν όλα τα ορατά μήκη κύματος μάλλον εξίσου, δίνοντας στα σύννεφα τη λευκή/γκριζωπή τους εμφάνιση.

Σημειώστε ότι η σκέδαση διαφέρει από την ανάκλαση – η ανάκλαση περιλαμβάνει την εκτροπή της προσπίπτουσας ακτίνας φωτός προς μία μόνο κατεύθυνση, ενώ στη σκέδαση, δεν μπορείτε ποτέ να πείτε (με βεβαιότητα) ποια κατεύθυνση πρόκειται να κινηθεί η εκτρεπόμενη ακτίνα φωτός.

Γιατί ο αφρός είναι λευκός;

Αρχικά, πρέπει να γνωρίζετε ότι οι βαφές που χρησιμοποιούνται για να προσδώσουν χρώμα στα σαπούνια και τα σαμπουάν είναι πολύ αραιωμένες. Με άλλα λόγια, χρησιμοποιούν μόνο ένα μικρό κομμάτι βαφής για να χρωματίσουν ένα σαπούνι. Όταν τρίβουμε σαπούνι σε νερό για να κάνουμε αφρό, μια απίστευτα ελάχιστη ποσότητα βαφής πηγαίνει στο σχηματισμό αφρού. Έτσι, υπάρχει ελάχιστο (ή σχεδόν καθόλου) χρώμα στον αφρό για αρχή.

Σκέδαση φωτός

Το λευκό φως, όπως ίσως θυμάστε από τα μαθήματα του γυμνασίου, είναι ένας συνδυασμός ορατού φωτός διαφορετικών μηκών κύματος (και επομένως διαφορετικών χρωμάτων).

Ο αφρός που βλέπετε μετά το τρίψιμο του σαπουνιού στα χέρια σας είναι μια μεγάλη συλλογή από μικροσκοπικές σαπουνόφουσκες. Κάθε μεμονωμένη φυσαλίδα είναι στην πραγματικότητα μια εξαιρετικά λεπτή μεμβράνη του διαλύματος σαπουνιού. Δεδομένου ότι το σαπούνι είναι επιφανειοδραστικό (που σημαίνει ότι επηρεάζει την επιφανειακή τάση του υγρού), μειώνει την επιφανειακή τάση του νερού, η οποία στη συνέχεια προκαλεί τέντωμα του φιλμ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της συνολικής επιφάνειας της μεμβράνης (χάρη στις αμέτρητες φυσαλίδες), η οποία προκαλεί το ήδη ανεπαρκές χρώμα στο φιλμ να απλώνεται και να γίνεται σχεδόν αδύνατο να εντοπιστεί οπτικά.

Ο αφρός στο σύνολό του φαίνεται λευκός γιατί όταν το φως εισέρχεται στο διάλυμα σαπουνιού, πρέπει να περάσει μέσα από μια σειρά από μικροσκοπικές φυσαλίδες σαπουνιού, δηλαδή από έναν αριθμό επιφανειών. Αυτές οι αμέτρητες επιφάνειες διασκορπίζουν το φως σε διαφορετικές κατευθύνσεις, γεγονός που κάνει τον αφρό/αφρό να φαίνεται λευκός.

Αφού διαβάσετε όλα αυτά, θα πρέπει να είναι ξεκάθαρο ότι η προσπάθεια να βρείτε ένα χρώμα στον αφρό σαπουνιού είναι μια άσκηση ματαιότητας.