Verde, azul, púrpura y dorado: una burbuja fresca es encantadoramente hermosa, brillando allí a la luz del sol. Como una perla, pero dinámica. Con cada soplo de viento, los colores bailan sobre la superficie, como una capa de aceite sobre el agua. Pero luego los colores bajan. Lo que queda es un negro profundo: un presagio del inevitable chasquido.
¿Qué causa esos colores? ¿Y por qué se hunden? Le preguntamos a Huib Bakker, profesor de química física de la UvA y director de Amolf, el instituto de física fundamental de la materia compleja. “La pared de una pompa de jabón consiste en una capa de agua, intercalada entre dos capas de moléculas de jabón”, dice Bakker. “Cada capa de jabón tiene solo un nanómetro de espesor: una millonésima de milímetro. La capa de agua es más gruesa: varios cientos de nanómetros”. Ese grosor está en el orden de magnitud de la longitud de onda de la luz visible. La luz azul, verde y roja tienen longitudes de onda de aproximadamente 450, 550 y 650 nanómetros, respectivamente.
Vemos las cosas porque la luz se refleja en ellas. La luz llega a nuestro ojo a través del objeto. Sin embargo, una burbuja hace algo especial. “La luz que cae sobre la burbuja se refleja tanto desde el exterior como desde el interior de la burbuja”, dice Bakker. “La luz reflejada desde el interior viaja una distancia un poco más larga en el camino hacia nuestro ojo. Esto crea interferencia”.
Debilitar o incluso extinguir
La interferencia es la interacción entre las ondas. Las ondas pueden reforzarse entre sí si actúan en la misma dirección al mismo tiempo, pero también debilitarse o incluso anularse si trabajan unas contra otras. Esto se aplica a las ondas de luz, pero también a las ondas de agua. Pruébalo con un corcho en una bañera: si dejas que las olas choquen entre sí, puedes hacer que el corcho rebote hacia arriba y hacia abajo más o menos.
Así sucede con la luz que cae sobre la burbuja. Que consta de todos los colores. Pero la capa de agua provoca interferencia en todos esos colores en la luz reflejada. “Qué colores se mejoran o se debilitan depende del grosor local de la pared de la burbuja”, explica Bakker. “Por ejemplo, en cierto lugar la pared es tan gruesa que la luz azul se amplifica y la luz roja se atenúa. En ese lugar se ve la burbuja azul. En otro lugar, la pared es un poco más gruesa y puedes ver la burbuja roja”.
Este mismo fenómeno explica los colores de la perla, de las capas de aceite sobre el agua y de las plumas iridiscentes de pájaros y escarabajos. Con pompas de jabón, también explica la dinámica de los colores. Una ráfaga de viento empuja las abolladuras en la pared, cambiando la interferencia y haciendo que los colores bailen. Y debido a la gravedad, el agua se hunde entre las dos capas de jabón. Bakker: “Esto también cambia el grosor de la pared y verás que los colores cambian”.
Lea un episodio de la sección Ciencia cotidiana: Burbujas de aire coloreadas e incoloras
Pero, ¿por qué la burbuja parece negra después de todo? Si la luz se refleja en la transición del aire al agua, se produce el llamado salto de fase, explica Bakker. ‘Arriba’ se convierte en ‘abajo’, y viceversa, en el ejemplo del corcho. En la otra transición, la del agua al aire, no hay salto de fase. Lo notará tan pronto como la capa de agua se vuelva insignificantemente delgada. Luego, las ondas que se reflejan en el exterior y en el interior comienzan a cancelarse entre sí.
Bakker: “A medida que la pared se vuelve más delgada, la extinción se vuelve cada vez más efectiva y la luz reflejada se vuelve cada vez más débil. Eso se aplica a todos los colores. Justo antes de que estalle, la burbuja es, como máximo, negra”.