Пузыри нарисованные — 80 фото
Пузыри карандашом
Мыльные пузыри акварелью
Qinniart художница
Фон мыльные пузыри
Мыльные пузыри арты
Мыльные пузыри
Пузыри акварелью
Акварельные фантазии
Мыльные пузыри карандашом
Мыльные пузыри в живописи
Картины с изображением мыльных пузырей
Мыльные пузыри рисунок
Детские Акварельные фоны
Мыльный пузырь мелками
Волшебные картины
Арты с пузырями
Креативная Графика
Рисование мыльные пузыри для мл
Вода мультяшная
Цветные пузыри
Пузырьки в воде
Мыльные пузыри арты
Медуза фломастером
Милые пузырьки
Мыльные пузырьки
Пузыри мультяшные
Цветные мыльные пузыри
Векторные пузыри
Разноцветные пузырьки
Подводный мир с пузырьками
Цветные пузыри
Мыльные пузыри на белом фоне
Цветные пузыри на белом фоне
Пузырьки в воде
Капля воды карандашом
Мыльные пузыри на белом фоне
Красивый фон с мыльными пузырями
Морские камни акварель
Мыльные пузыри векторные
Пузыри без фона
Пузыри карандашом
Ребенок с цветными мыльными пузырями
Пузыри на белом фоне
Мыльные пузыри вектор
Мыльные пузыри на стене
Мыльные пузыри на прозрачном
Мыльные пузыри акварелью
Пузыри акварелью
Пузырь карандашом цветным
Фон пузыри
Водные пузыри
Мыльные пузыри арт
Детские фоны мыльные пузыри
Мыльные пузыри акварелью
Пузырьки воздуха мультяшные
Мыльные пузыри цветными карандашами
Мыльные пузыри вектор
Мыльные пузыри рисунок
Мыльные пузыри в живописи
Дуть мыльные пузыри поп арт
Мыльные пузыри вектор
Мыльные пузыри карандашом
Живопись из мыльных пузырей
Мыльные пузыри карандашом
Девушка с мыльными пузырями мультяшная
Мыльные пузыри красками
Рисование цветными мыльными пузырями
Живопись Veronica Minozzi
Красивые пузырьки
Картинки для срисовки Слоник
Мыльные пузыри нарисованные
Аниме мыльные пузыри
Фон мыльные пузыри для фотошопа
Мыльные пузыри цветными карандашами
Рисуем мыльными пузырями
Мыльные пузыри рисунки для срисовки
Аниме мыльные пузыри
Пузыри воздуха
Аниме мыльные пузыри
Розовые пузырьки
Комментарии (0)
Написать
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Мыльная радуга • Анна Мухина • Научная картинка дня на «Элементах» • Физика, Оптика
На фото — один из обыкновенных мыльных пузырей, которые так любят выдувать дети. За свою жизнь вы наверняка видели сотни таких, но задумывались ли вы, сколько удивительных оптических явлений скрывает этот маленький мыльный шарик?
Если взглянуть на пузырь, то в глаза бросается четкое изображение городского пейзажа. Но за пузырем не видно ничего похожего на этот пейзаж, только однородный зеленый фон. Откуда же взялась эта картинка? Это изображение — отражение объектов, находящихся позади фотографа. Для нас передняя поверхность пузыря представляет собой сферическое выпуклое зеркало, которое в своем фокусе создает прямое мнимое изображение далеких объектов — деревьев, дома, озера… Озера? В самом деле, может показаться, что в нижней половине пузыря видна водная гладь, отражающая те самые дом и деревья. Но их отражение выглядит довольно странно — оно антисимметрично: там, где ожидаешь увидеть отражение дома, находятся деревья, и наоборот.
Конечно, никакого озера там нет — только небо, дома и деревья. Мы имеем дело с еще одним отражением, созданным мыльным пузырем, — но не передней его поверхностью, а задней. Не весь свет отражается от выпуклой передней стенки: часть, преломляясь, проходит сквозь мыльную пленку и отражается уже от задней поверхности пузыря, которая с нашей точки зрения является вогнутым сферическим зеркалом. Она-то и создает это перевернутое действительное изображение.
Но загадки «ненастоящего озера» еще не закончились. Почему верхнее изображение пейзажа гораздо четче нижнего? Здесь придется вспомнить о понятии оптической плотности — это свойство вещества, определяющее то, насколько хорошо оно пропускает свет. По сравнению с воздухом мыльная пленка гораздо более оптически плотная, и когда свет проходит сквозь пленку или отражается от нее, он теряет часть энергии, то есть его интенсивность уменьшается. А чем меньше интенсивность света, исходящего от предмета, тем менее ярким и детализированным мы видим сам предмет.
Разберемся теперь с самым красочным явлением, которое мы видим на фотографии, — с яркими разноцветными кольцами, расположенными симметрично относительно центра пузыря. Своим появлением они обязаны одному из фундаментальных физических явлений — интерференции света.
Как известно, видимый свет — это электромагнитная волна, которую мы можем воспринимать невооруженным глазом. В самых простых случаях свет представляют в виде совокупности гармонических волн — это те волны, форма которых совпадает с графиком синуса (или косинуса). Представим себе две такие волны, одинаковые по частоте, — их называют когерентными волнами. Пусть для простоты их амплитуды также будут одинаковыми. Если в любой момент времени наложить эти волны друг на друга и они идеально совпадут, то будем говорить, что волны находятся в фазе.
Если же окажется, что при наложении волны будут смещены друг относительно друга, это будет означать, что между ними есть разность фаз. В частности, если минимумы одной волны совпадут с максимумами другой, и наоборот, волны будут находиться в противофазе.
Теперь попробуем сложить эти две волны. В случае, если волны находятся в фазе, при сложении они усилят друг друга — в результате получится волна, амплитуда которой будет равна сумме амплитуд исходных волн. Если волны находятся в противофазе, то они друг друга погасят — в сумме получится ноль. В любом другом случае амплитуда суммарной волны будет где-то между этими крайними состояниями. Такой процесс сложения волн и называется интерференцией.
Однако в нашем пузыре живут не две когерентные волны, а гораздо больше. Откуда же они там берутся? Представим, что на пузырь падает одна световая волна. Вот она достигла его поверхности. Часть волны сразу же от нее отразится, а весь остальной свет пройдет насквозь через мыльную пленку, причем некоторая его доля будет при этом поглощена.
Несмотря на то, что мыльная пленка кажется очень тонкой, она всё же имеет ненулевую толщину и дважды граничит с воздухом, поскольку он находится и внутри, и снаружи пузыря. Поэтому правильно говорить, что пузырь имеет две оптические поверхности. Когда свет, пройдя через пленку, достигает границы с воздухом внутри пузыря, он вновь разделяется: часть света отражается от этой границы и бежит через мыльную пленку обратно, а часть преодолевает ее и устремляется внутрь пузыря. Обратимся пока к волне, которой пришлось повернуть назад.
Проделав свой путь в обратном направлении и вновь потеряв на этом часть энергии, наша волна добирается до внешней границы раздела пузыря и воздуха. Здесь ей опять приходится разделиться: часть света отражается и снова движется внутрь пленки (с ней дальше в точности повторяется процесс, который мы только что описали), а часть выходит наружу, к наблюдателю. Таким образом, у нас есть уже две волны, вернувшиеся после взаимодействия с пленкой: одна отразилась сразу же после падения на пузырь, а вторая дважды пробежала через слой мыльного раствора и вернулась, растеряв при этом долю энергии (и, соответственно, уменьшив свою амплитуду).
Вспомним теперь про волну, которая сумела покинуть мыльную пленку и попала внутрь пузыря. Пробежав через всю внутреннюю часть пузыря, она достигнет противоположной его стороны. Там часть света вновь отразится от пленки и побежит назад, часть — пройдет дальше или поглотится. Тот свет, который покинул пузырь или был поглощен, нас не интересует — обратимся к волне, которая осталась внутри пузыря и была вынуждена устремиться обратно. Растеряв порядочное количество энергии после двукратного взаимодействия с пленкой, она снова добежит до передней поверхности пузыря, снова разделится — часть отразится, часть пройдет насквозь, часть поглотится, — и так будет продолжаться до тех пор, пока от первоначальной волны внутри пузыря ничего не останется.
Весь тот свет, что вышел через переднюю часть пузыря, попадет в объектив фотоаппарата или в глаза наблюдателя. И то, и другое представляет собой оптическую систему, которая сфокусирует получившиеся параллельные лучи и позволит увидеть их интерференцию. В тех точках, где волны усилили друг друга, мы будем видеть яркий свет, а в тех, где они друг друга погасили, — темные пятна.
Вот только описанная картина совсем не похожа на ту, что мы наблюдаем на мыльном пузыре: на нем нет никаких темных пятен, только непрерывно сменяющиеся цвета. Это потому, что солнечный свет совсем не когерентен — он состоит из множества волн разных частот, а каждой частоте соответствует свой цвет (когда свет определенной частоты попадает в глаза, мозг обрабатывает полученный сигнал и определяет, какого цвета этот свет; так, например, если частота волны около 405–480 ТГц, то мы увидим красный, а если частота составляет 680–790 ТГц, то увидим фиолетовый).
При этом для волн разных частот мы видим их минимумы и максимумы немного смещенными друг относительно друга — например, фиолетовое и синее пятно не будут сливаться в одно, а будут находиться рядышком, так что мы сможем их различить. Таким образом, для каждого темного пятна одной волны найдется светлое пятно волны другого цвета, так что на пузыре все цвета радуги будут плавно перетекать друг в друга.
Поскольку в нашем случае мыльный пузырь имеет форму, близкую к сферически симметричной, интерференционная картина представляет собой концентрические разноцветные кольца разной ширины. Ширина колец и их цвет зависят от угла, под которым мы на них смотрим, и от толщины мыльной пленки. Конечно, на фотографии кольца запечатлены в одном фиксированном положении, но если вы запустите пузырь в реальной жизни, то увидите, что он переливается всеми цветами радуги, а кольца постепенно смещаются и деформируются, превращаясь в бесформенные пятна.
Тому есть несколько причин. Во-первых, наш пузырь не станет висеть на месте — он поплывет по воздуху, постоянно смещаясь относительно нас и отраженных в нем предметов, из-за чего углы наблюдения и отражения будут непрерывно меняться.
Во-вторых, немалая роль в этой феерии красок отведена гравитации. Под действием силы тяжести мыльная пленка перетекает в нижнюю часть пузыря, истончаясь наверху. За счет этого сферическая симметрия пузыря нарушается, и кольца начинают искажаться и менять цвет. В какой-то момент пленка истончится настолько, что ее толщины окажется недостаточно, чтобы внести разность фаз, нужную для интерференции видимого света. Тогда мы увидим на пузыре черное пятно и поймем, что он скоро лопнет. Зная всё это, мы можем примерно оценить, когда была сделана фотография пузыря. Если на фотографии, как в нашем случае, видны идеальные кольца равномерной окраски, то пузырь сфотографировали сразу после выдувания. А если вместо колец видны цветные пятна (как на фото ниже), то после рождения пузыря уже прошло некоторое время.
Строго говоря, оптические процессы, происходящие в пузыре, несколько более сложны, чем в нашем описании. Внимательный читатель наверняка заметил, что, когда мы разбирали понятие интерференции, мы говорили про сложение двух волн с одинаковой амплитудой, а в пузыре образуется гораздо больше волн, амплитуды которых различаются (раз уж различаются их энергии).
Наблюдательный читатель мог вспомнить, что выше толком не рассматривалась задняя стенка мыльного пузыря, хотя, как и передняя, она должна подарить нам целый набор дополнительных волн. Физики, конечно, уже давно построили модели всех этих процессов, но для неспециалиста они тоже могут быть интересны — в частности, исследуя их, можно познакомиться с многоволновой интерференцией и с особенностями поведения поверхностно-активных веществ (таких, как мыльная пленка). Однако и на нашем простом примере мы достигли хорошего понимания того, что же такое интерференция, которая постоянно сопровождает нас в жизни.
Помимо мыльных пузырей, интерференция дарит нам множество других красочных явлений — она украшает крылья насекомых (см. картинку дня Чешуйки крыла бабочки урании), перья птиц, морские раковины. Менее приятное, но всё же красивое ее проявление мы встречаем, когда в луже разлитого по асфальту бензина видим радужные разводы.
Однако человек научился использовать интерференцию не только для эстетического удовольствия — она применяется для точных измерений, проверки качества обработки материалов, визуализации деформаций и множества других технических задач.
Одним из интереснейших ее применений является звездный интерферометр Майкельсона — прибор, позволяющий измерять диаметр звезд по их излучению. С помощью системы щелей и подвижных зеркал ученые получают интерференцию звездного света, после чего они начинают раздвигать зеркала, пока интерференционная картина не исчезнет. Зная расстояние, на котором были зеркала в момент исчезновения интерференционной картины, и длину волны света звезды, ученые могут с помощью несложной формулы вычислить угловой размер исследуемой звезды. К слову, по схожему принципу работает и детектор гравитационных волн. Открытие на нем, как вы помните, произвело огромный фурор и привело к присуждению Нобелевской премии по физике 2017 года работавшим на нем исследователям (см. Нобелевская премия по физике — 2017, «Элементы», 13.10.2017).
Фото с сайта w-dog.ru.
Анна Мухина
Форма мыльных пузырей
Свободно плавающий мыльный пузырь, например, всегда сферический, а мыльная пленка в плоской палочке для пузырей всегда плоская.
Площадь мыльной пленки в обоих случаях минимальна.
Свободно плавающий мыльный пузырь всегда будет иметь сферическую форму, поскольку площадь его поверхности минимальна.
Мыльная пленка в палочке всегда плоская, потому что мыльная пленка имеет минимальную площадь поверхности.
В математическом мире верно, что пузырек идеально сферический, а пленка в палочке идеально плоская. Однако в нашем физическом мире гравитация также будет играть важную роль для форм мыльной пленки, нарушая их идеальные формы. В этом тексте мы применим математическую перспективу и забудем о гравитации.
Минимальные конструкции — это то, что мы называем конструкциями, площадь поверхности которых минимальна. Что характеризует минимальную конструкцию, так это то, что ее площадь поверхности сведена к минимуму при определенных ограничениях. Ограничениями могут быть, например, форма палочки для пузырей или объем воздуха, захваченного внутри мыльной пленки. Гравитация также может быть таким ограничением.
Мыльная пленка не может изменить исходные ограничения, но может изменить форму своей поверхности.
Если мыльная пленка не содержит пузырьков, ее можно назвать минимальной поверхностью. Минимальная поверхность характеризуется наличием полной кривизны, равной нулю в каждой точке. Это означает, что для всех точек на поверхности, если поверхность изгибается с определенной величиной в одном направлении, в той же точке поверхность также должна будет искривляться с минус такой же величиной в нормальном направлении.
Если вы захватите воздух внутри мыльной пленки и тем самым создадите пузырь, мыльная пленка больше не будет минимальной поверхностью. Теперь пленка будет охватывать объем, и ее общая кривизна в каждой точке будет больше нуля. Мыльная пленка, тем не менее, все равно будет минимальной в том смысле, что она будет иметь минимальную площадь, которая может покрыть заданный объем. Поэтому вы можете использовать название «минимальная конструкция» для всех видов мыльных пленок.
Но мы различаем минимальные поверхности и минимальные конструкции.
Минимальные поверхности и конструкции часто бывают очень красивой формы. Одним из способов изучения этих форм является погружение трехмерных структур из проволоки в смесь мыльных пузырей. Например, вы можете использовать проволоку в форме куба.
Минимальные поверхности в проволочном кубе. Сверху вниз: седловая точка, седловая точка в диагональной плоскости, диагональная плоскость.
Сложная конструкция в виде куба.
Еще одна красивая минимальная поверхность — катеноид. Его можно сделать между двумя большими палочками для пузырей. Свойства минимальной поверхности действительно можно увидеть на катеноиде: поверхность в каждой точке изгибается с одинаковой величиной в противоположных направлениях.
Математическая фигура «катеноид» из мыльной пленки. В каждой точке его поверхности его полная кривизна равна нулю.
Математически катеноид можно построить путем вращения кривой гиперболической функции ch(x).
Катеноид (справа) образован вращением гиперболической функции (слева).
Ниже вы можете увидеть высокоскоростное видео разрушающегося катеноида. Обратите внимание на небольшой пузырь, который всегда образуется в середине во время коллапса катеноида.
https://www.youtube.com/watch?v=mziis4pbBOw
Маленькая карусель внутри пузыря.
Her kan du se en film af en almindelig sæbeboblekarrusel
класс=»статья»>
Минимальные конструкции можно строить, используя две палочки для пузырей (вверху) или палочку и соломинку (внизу).
Наука о мыльных пузырях [с отличными фотографиями]
Мыльный пузырь — это очень тонкий слой воды, зажатый между двумя слоями молекул мыла. Они представляют собой мимолетное детское чудо, но также содержат некоторые ценные математические и физические идеи: давайте взглянем на науку о мыльных пузырях.
Воздух, находящийся в мыльном пузыре, сжимается. По мере того, как воздух выходит, пузырек имеет тенденцию к равномерному сжатию, но сила тяжести вытягивает воду из верхней части пузыря.
Когда пленка становится слишком тонкой, чтобы поддерживать более тяжелую нижнюю часть, пузырь лопается. Однако все мы знаем, что это не самый интересный способ лопнуть мыльный пузырь. Изображение через Imgur.Мы видим их забавными и детскими, раздувающими их летом, но в них есть нечто большее, чем кажется. Технически мыльные пузыри представляют собой чрезвычайно тонкие пленки мыльной воды, содержащие воздух, которые образуют полую сферу с радужной поверхностью. Переливчатость означает, что они меняют цвет в зависимости от угла, под которым вы их видите, в результате интерференции света. Но подождите, есть еще.
Математически мыльные пузыри являются примерами сложной математической задачи минимальной поверхности. Это означает, что при определенном объеме они всегда будут иметь форму с наименьшей поверхностью. По этой причине они фактически использовались для решения математических задач, что фактически привело к проектированию лучших крыш.
Натяжные конструкции, подобные той, что на Олимпийском стадионе в Мюнхене, были обнаружены с помощью мыльных пузырей.
Изображение через Викисклад.Инженер-строитель Фрей Отто использовал пленки мыльных пузырей для определения геометрии листа с наименьшей площадью поверхности, который простирается между несколькими точками, и перевел эту геометрию в революционные конструкции натяжной крыши. Мыльные пузыри также могут сливаться, сохраняя форму с наименьшей поверхностью. Если пузырьки одинакового размера, их общая стенка плоская. Если они не одного размера, их общая стенка выпячивается в более крупный пузырь. На самом деле существует уравнение, предсказывающее слияние двух пузырей — уравнение Юнга-Лапласа.
Самый большой свободно плавающий мыльный пузырь имеет объем 20,65 м³ (729,25 фут³) и был сделан с помощью жезла. Он был произведен Меган Колби Паркер (США) в парке отдыха Форджес Филд, Плимут, Массачусетс, США, 27 апреля 2013 года. Здесь специалист по пузырям Самсам Бабблман надувает самый большой в мире свободно плавающий мыльный пузырь того времени. Однако его рекорд был побит в 2013 году.