當前位置:
首頁 > 爆笑 > 它可能是你見過、製作過的最薄的東西!

它可能是你見過、製作過的最薄的東西!

日常生活中,人們能見到的最薄的東西是什麼?

在答案揭曉之前,我們先了解下這種東西到底有多薄。首先可以肯定的是,包括你在內的絕大多數人都見過它,但多數人並不知道它究竟薄到了什麼程度。

如果把它和人的頭髮絲(按平均值75微米算,即0.000075米)一起放大,當頭髮絲被放大到直徑1米粗時,它卻剛和沒放大前的頭髮絲粗細差不多;

掃描電子顯微鏡下的頭髮絲,在這個放大尺度下,我們說的東西仍然細得難以看到

如果把你的身高縮小到和它一樣的尺度,那麼艾滋病毒(直徑大約120納米,即0.00000012米)在你面前大約有15層樓那麼高,一張攤開的廚房裡用的保鮮膜此時在你看來比泰山還要高,一張A4列印紙的厚度更是比珠穆朗瑪峰高度的兩倍還要多;

nanometre,納米

這時,如果你仔細端詳這種東西的話,會發現它裡面有很多手掌大小的「磚頭」,那是水分子。

沒錯,這東西的厚度,大約就相當於十幾個水分子的尺寸。

它,就是你小時候吹的肥皂泡的壁,但不是那些五彩斑斕的泡泡壁,而是特指當泡泡快要破裂時的壁——就是泡泡破裂前出現的那些詭異的「黑窟窿」:

如果你學習過高中物理的話,應該還記得肥皂泡能夠呈現五彩斑斕的色彩,是因為發生了一種叫做「薄膜干涉」的效應。

光在薄膜上下兩個表面反射,反射光會形成干涉。

雨天過後馬路上滴落的油滴形成的彩色斑塊也是一種薄膜干涉現象。

當光線在泡泡壁的前後兩個表面上發生反射,且泡泡壁的厚度滿足一定條件時,不同波長(色彩)的光線會在泡泡上的不同位置發生相長干涉或相消干涉,於是泡泡就呈現出彩虹一樣的色彩。

但是當泡泡壁薄到僅有30-50納米厚時,前後兩個壁反射的可見光的光程差已經不足以產生相長干涉,又因為在空氣和泡泡壁之間的反射會有一種叫做「半波損失」的現象,導致前後兩個壁反射的可見光線此時只發生相消干涉。簡單來說,當泡泡薄到只有幾十個納米厚時,它幾乎不再反射可見光。

這時的泡泡壁是那麼的薄,以至於在深色背景襯托下,就像是一層黑色的膜,所以它有個學名叫「普通黑膜(Common Black Film,CBF)」:

在塑料圓環上塗上肥皂液,也可以看到薄膜干涉現象。圖中上半部分彷彿沒有肥皂膜一樣,但其實是形成了黑膜。

剛吹出來的泡泡壁厚度比「普通黑膜」要厚得多,在重力的作用下,壁上的水分子逐漸向下移動,導致泡泡的上部分越來越薄,直到形成「普通黑膜」:

注意「黑膜」只是不反射可見光,它是可以透過光線的,因此「黑膜」並不是真的黑色

我們知道,肥皂之所以能去油污,是因為「肥皂分子」一側親水,一側親油,其中親水的一側在溶解於水中後呈電負性(大分子脂肪酸鈉鹽溶解)。當泡泡壁薄到30-40納米形成「普通黑膜」時,泡泡壁兩側表面上的「肥皂分子」的親水負電基團靠近得足夠產生靜電排斥力,它們能將泡泡壁「撐住」,所以此時泡泡壁會達到一個穩定狀態:

但「普通黑膜」的穩定態不會一直維持下去,泡泡壁中的水分由於蒸發作用還會繼續損失,泡泡壁會繼續變薄。當薄到大約只有5納米時,形成「牛頓黑膜(Newton Black Film,NBF)」。「牛頓黑膜」幾乎就是泡泡壁厚度的極限。有報道稱肥皂泡形成的「牛頓黑膜」可以達到3納米厚,而水分子的平均大小是0.275納米,兩者僅僅差了一個量級。

黑膜的出現,標誌著泡泡即將破裂

現在你知道了,泡泡在破裂前出現的那些看起來像空洞一樣的斑斑點點就是我們日常能看到的最薄的東西,其中「牛頓黑膜」狀態的泡泡壁只有幾個納米、十幾個水分子的厚度。

這麼薄的東西,差不多我們每個人小時候都弄出來過。

下次有人跟你聊起「納米材料」的時候,你不妨淡定的說一句「哦,我以前也做過一些。」

關注潮科學,每周都有好玩的知識分享。

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!


請您繼續閱讀更多來自 天天趣圖 的精彩文章:

萌寵:你方澆罷我再灌,狗狗也會車輪戰!
搞笑gif:常年不換輪胎的車,更費鞋!