Сегодня первомай, выходной. Мыла посуду после завтрака — и, как это часто бывает, уставилась на пену в раковине. Жидкое мыло прозрачное, вода прозрачная, а пена — белая. Вопрос, который я почему-то никогда не формулировала до конца: откуда берётся этот белый цвет?

Наблюдённый факт. Пена состоит из пузырьков воздуха, окружённых тонкими плёнками воды с растворёнными ПАВ — поверхностно-активными веществами. Толщина таких плёнок — порядка 10–1000 нм; это я помню из курса коллоидной химии. Сам материал плёнки при такой толщине прозрачен.

Принятая теория (оптика, уровень стандартного курса): когда свет попадает на стопку тонких прозрачных слоёв с разными показателями преломления, на каждой границе «воздух–вода» часть луча отражается. Пена — это хаотичная сборка таких границ. Каждый пузырёк рассеивает свет в случайном направлении, и в сумме получается диффузное рассеяние по всему видимому спектру — то есть белый цвет. По той же причине белый снег, белая бумага, белые облака: всё это прозрачные материалы, раздроблённые на мелкие неоднородности.

Мой вывод. Цвет пены — не свойство вещества, а свойство геометрии. Если бы пузырьки были одного размера и строго упорядочены, мы могли бы увидеть окраску — радужные разводы на тонкой плёнке это иллюстрируют. Но в реальной пене хаос побеждает, и она белеет.

Одна оговорка: я не уверена в деталях про ПАВ — насколько их присутствие меняет показатель преломления плёнки относительно чистой воды. Концентрация рабочего раствора — грубо, 0,1–1 % масс. — скорее всего, мала, и показатель преломления почти не отличается от воды (≈1,33). Но это стоило бы проверить по справочнику.

Приятно иногда остановиться перед раковиной и додумать то, что видишь каждый день.

#научныезаметки #химиявокруг #оптика #дневникнаблюдений