Chắc hẳn bạn đã từng thấy những vệt dầu loang trên vũng nước sau cơn mưa, lấp lánh những dải màu sắc cầu vồng đầy mê hoặc. Vẻ đẹp bất ngờ này không phải do bản thân dầu có màu, mà là một màn trình diễn ngoạn mục của ngành quang học.  

Nguyên nhân chính vì sao có cầu vồng trong dầu

Để hiểu được câu chuyện, chúng ta cần biết rằng khi dầu loang trên mặt nước, nó tạo thành một lớp màng siêu mỏng. Ánh sáng trắng khi chiếu vào lớp màng này sẽ bị phản xạ hai lần: một lần ở bề mặt trên của lớp dầu và một lần ở bề mặt dưới (tiếp xúc với nước). 

Hai sóng ánh sáng phản xạ này gặp nhau và "giao thoa", tạo ra hiệu ứng màu sắc mà chúng ta thấy.

Hãy tưởng tượng bạn đang thả hai viên sỏi xuống mặt hồ yên tĩnh, tạo ra hai hệ sóng lan tỏa. Khi chúng gặp nhau, có chỗ sóng sẽ cao hơn, có chỗ lại phẳng lặng.

Ánh sáng cũng hoạt động tương tự. Cả lớp dầu trên mặt nước và lớp màng của bong bóng xà phòng đều cực kỳ mỏng. Lớp màng mỏng này chính là "sân khấu" để các sóng ánh sáng phản xạ gặp nhau và tạo ra hiệu ứng màu sắc. 

Vì vậy, bất kể bản chất hóa học là dầu hay xà phòng, chỉ cần có một lớp màng đủ mỏng, hiện tượng này sẽ xảy ra.

>>> Đọc để hiểu thêm: Giải thích đơn giản vì sao dầu ăn luôn nổi trên mặt nước không hòa tan

Màu sắc của cầu vồng trong dầu được quyết định bởi yếu tố nào?

Màu sắc bạn nhìn thấy tại một điểm trên vệt dầu phụ thuộc trực tiếp vào độ dày của lớp dầu tại chính điểm đó.

Ánh sáng trắng là một tập hợp của nhiều màu, mỗi màu có một "bước sóng" khác nhau. Khi ánh sáng phản xạ từ mặt trên và mặt dưới của lớp dầu, tùy thuộc vào độ dày của lớp dầu, một số bước sóng (màu) sẽ được tăng cường (trông rực rỡ), trong khi các màu khác bị triệt tiêu (biến mất).

• Nơi lớp dầu rất mỏng: Màu xanh và tím sẽ được tăng cường.
• Nơi lớp dầu dày hơn một chút: Màu vàng và đỏ sẽ hiện ra.

Vì lớp dầu loang có độ dày không đồng đều và liên tục thay đổi, chúng ta sẽ thấy một dải màu sắc cầu vồng luôn chuyển động và hòa quyện vào nhau. Đây là lý do cốt lõi vì sao có cầu vồng trong dầu.

>>> Bổ sung thêm kiến thức: Lý giải vì sao bề mặt đĩa CD lại có màu sắc cầu vồng khi nhìn nghiêng

Giao thoa màng mỏng là gì và có ứng dụng gì trong công nghệ?

Giao thoa màng mỏng chính là hiện tượng các sóng ánh sáng phản xạ từ hai bề mặt của một lớp màng mỏng gặp nhau, cộng hưởng hoặc triệt tiêu lẫn nhau để tạo ra màu sắc. Đây là một trong những khái niệm quan trọng nhất của ngành quang học sóng.

Hiện tượng vật lý này không chỉ tạo ra vẻ đẹp ngẫu nhiên mà còn có rất nhiều ứng dụng thực tiễn trong công nghệ hiện đại:

• Lớp phủ chống phản quang: Tròng kính mắt và ống kính máy ảnh thường được phủ một lớp màng mỏng. Độ dày của lớp phủ này được tính toán chính xác để triệt tiêu các tia sáng phản xạ gây lóa, giúp hình ảnh rõ nét hơn.
• Gương lưỡng sắc: Một số loại gương đặc biệt trong máy chiếu hoặc thiết bị quang học sử dụng các lớp màng mỏng để phản xạ một số màu nhất định và cho các màu khác đi qua.
• Kiểm tra chất lượng bề mặt: Trong công nghiệp, người ta có thể tạo ra các vệt màu giao thoa để kiểm tra độ phẳng và độ nhẵn của các bề mặt siêu chính xác như gương viễn vọng hoặc wafer silicon.

Như vậy, những dải màu cầu vồng lung linh trên vệt dầu không chỉ là một cảnh tượng đẹp mắt mà còn là minh chứng cho các định luật vật lý phức tạp đang diễn ra. Giao thoa ánh sáng, một nguyên lý kết nối vũng nước trên đường với những công nghệ tiên tiến nhất.

>>> Cập nhật thêm thông tin: Khám phá vì sao một giọt nước nhỏ lại có thể chứa cả cầu vồng 7 sắc