Dan Shechtman (2016) - The Science and Beauty of Soap Bubbles

Soap bubbles have been popular children toys since ancient times. Inexpensive, easy to produce and very colorful they became a source of fascination to children and adults alike

To continue the talk that Doctor Hell just gave, I want to tell you that my son is doing Post Doc in Stanford on the very same subject with a colleague of Doctor Hell. So this is the connection. This is a first lecture in a series that I call 'Science and Aesthetics', and this is number one. I will talk about Science and Beauty of Soap Bubbles. I’m from the Technion in Haifa. So let us start with some aesthetics. Soap bubbles were a subject of art for many years. And not only children play with soap bubbles, also adults. You can see here even one picture by Chardin from the year 1733. And I will show you a few more pictures. But if you look at the soap bubbles you will notice the following: Number one, they reflect light. You can see it here and you can see it here: they reflect light - that’s beautiful. And there are several more examples, here again you see that they reflect light and here and here. This is from the 19th century and 20th century. And here is another one from the 19th century. And they can even be transparent - you can see the roses through the soap bubble here. But what you don’t see in any of these pictures is that soap bubbles are very colourful. In fact the most beautiful aspect of soap bubbles is the colours that they have. And this is the subject of my talk. So what is soap? - Let us define soap. In those days, by the way, people didn’t know what soap is. So what is soap? How does it work to clean and form soap bubbles? In order to understand we need to understand the soap molecules. So here are several presentations of soap molecules. If we start at the top then you see that this is the formula. And then you have one type of presentation and a more detailed type of presentation. And an even more detailed type of presentation. And down here we see a very nice drawing of a soap molecule. And the soap molecule, as you can see, is divided into 2 parts. It has a head, like a little snake, and it has a long tail. So what are these? Here is what it is. The head is a polar end which is charged. And that part, the head, mixes very well with water. The back, the tail part, is non-polar and mixes with fat. Now, the part which is the head is hydrophilic, means water-loving. And the part in the back is hydrophobic, water-hating. But it is lipophilic - it loves oil, it mixes well with oil. So here we have the bridge between oil and water. And this is how it works. So if there is a piece of grease, like here, the soap molecules surround it in such a way that the head stays in the water and the tail links to the grease. And can take it away with it as you flush the water. This shape or this form of the molecules is called micelles. Very nice pictures of micelles have been taken and I’m sure that modern optical microscopy will give even more nice shapes. So here are a few examples. This is just a drawing of how these molecules form micelles. These are 3-dimensional, as you can see. And here with electron microscopy - you can see different fat parts here, oil parts here and here. And they are surrounded by micelles, each one of them is surrounded by those micelles. And they can carry the fat or the oil part in the water. So let’s say a few words about cohesion and surface tension. The cohesive forces within molecules, within a liquid, are shared with all the neighbouring atoms. And you will see it in this picture. So there is a molecule here and it is attracted to all the molecules around it. But the ones on the surface do not have anything above them. So this is what forms the surface tension. And it’s a very strong surface tension in water. The enhancement of the intermolecular attractive forces at the surface is called surface tension. As I said, in water it’s very high. And this is why it is very difficult to form a water bubble: the surface tension is so high that they break. If you try to make a frame like this and try to trap a film of water in it, on earth it can be maximum 1 centimetre. In space it can be much larger because there is no gravitation that pulls it down. Diameter here is about 10 centimetres, but this is in space - on earth it is only 1 centimetre. So you cannot form water bubbles, but you can form soap bubbles that contain water. And this is the story. The surface tension of water-soap mixture. In a soap-and-water solution the hydrophobic ends of the soap molecule migrate to the surface - they want to get away from the water. And squeeze their way between the surface water molecules, pushing their hydrophobic ends out of the water. This separates the water molecules from each other, decreasing the surface tension as it is illustrated soon. The structure of a soap bubble: the skin consists of a layer of water. Soap bubbles are real water bubbles but they are coated with 2 layers, on the outside and on the inside, with soap molecules. And oil added - usually when we make soap bubbles, we add some oil, some glycerine. The glycerine coats everything on the outside to prevent evaporation. So the soap bubble can live longer. How long? - Depends. On earth, when you blow them, they can last for a minute or 2 or something like that. But if you put them in an atmosphere which has a lot of water vapour in it, then they can last for a year. They do not evaporate and they last for a long time. Oil added sticks to the hydrophobic tail. And because it does not evaporate, it protects the water film from evaporation. And if you have a closed container saturated with water vapour, it slows evaporation and allows soap bubbles to last up to a year. So what about soap bubble surface stability? A bubble can exist because the surface layer of the water has a certain surface tension which causes the layer to behave somewhat like an elastic sheet. And this is how it looks like. So what do we have here? We have water molecules in the centre. And we have soap molecules sticking out on the outer surface and on the inner surface like this. And this is stable. What you see here on this side is surface tension, how water molecules are at the surface without any surfactant like soap. And here is one with a soap molecule which really separates the water molecule and reduces the surface tension. Now what about colours? Colour is one of the most beautiful aspects of bubbles. They also provide us with an accurate tool to measure the thickness of the soap film and, indeed, an estimate of the size of the molecule. The first person who did this was Jean Baptiste Perrin, a French scientist, and this is him. For his measurement of soap molecules he got the Nobel Prize in 1926. So this was one of the first trials to measure the size of molecules. And the concept of molecules, by the way, was not clear those days. People knew about atoms ok - it’s solid, so there are atoms. But what about liquid? What about in a gas? Can atoms form molecules? It was debatable. And he was the one who measured molecules. Interference of light ray reflects from soap film is the following. This is something that, I am sure, you all know. That if you have a reflection, if you have a beam that comes here and is reflected from a surface in which this has higher index of refraction, then it reverses. So the beam comes like this and the sign returns like this. And the one that reflects from the lower side is not reversed. And consequently what happens here is the following: Reflected light will experience 180 degrees phase change when it reflects from a medium of higher index of refraction, which means from the outer surface. And no phase change when it reflects from a medium of smaller index, which means from here. And what happens here is interference. So we have complementary colours. If one of the colours that makes white light is subtracted from white light by interference, we see the complementary colour. For example, if blue light is subtracted from the white light, then we see yellow and this will give us a measure of the thickness of the film. Bands of light and thickness contour. Here we have an example of soap film in a frame - soap bubble, if you want to call it that, in a frame. And you see the thickness contour. You see that they are spaciously separated at the top, there are large distances between them. And as you go down they are closer and closer and closer. And this is because of the topography of this film that looks like that. Why does it look like that? Because of gravity. This is filled with water and the water is pouring down. Let’s go back. The alternating bands of light and dark in this soap film are actually bands of colour, produced by reflection and interference of light waves. The colour depends upon the film's thickness, as you have seen before. The film shown here is thinnest at the top, becoming thicker towards the bottom. As the film's thickness changes, the colours also change, forming regular bands. So those of you who know topographic maps realise that it is just like in a topographic map. You have a large slope from a mountain then these lines are closer to each other. And if you have a plateau,they behave like this. The shape of a domed soap bubble is like that. This is what a soap bubble really looks like. There is water inside. There is a lot of water at the bottom. And there is much less at the top. And by the way this is why the bubble will soon pop. When this becomes very, very thin the bubble pops. The soap layers, the blue soap layers which protect from top to bottom. And this bubble is sitting on the table or on a piece of glass. Gravity pulls the water down. And when the thickness at the top of the bubble reaches a certain minimum the bubble pops. And in space, where you don’t have this problem, a soap bubble can exist for a very long time. Especially, if it is in a closed container which has humidity in it, it can last forever. I will now give you a few examples of soap bubble colours. Here is, these are pictures that I took for you. You'll notice a few things. Number one, you notice that you have a series of colour changes here. And you can estimate the thickness as you go down this. Here is another example. As you go down they are spaced here, but they become more dense down here. Here is another example. And here you start to notice something interesting: If you look down here, you notice that there is a turbulence. The soap bubble is not quiet. There is a lot of commotion in a soap bubble because the water in the soap bubble moves. And they move extremely fast in the soap bubble. So although you may see such pictures, and you feel that when you look at this that there is something happening there. I will show you soon what really happens in there. Here is another example. And here is something that I want to dwell on a little bit. First of all, you see these black spots here and here and here. You see this one and here. Black spots meaning that the 2 soap films touch each other. And so it’s like reflection from one surface and there is no light coming out. This means that we are starting to reach the end of the bubble. Here is another example in which the bubble looks very quiet. And here is another one and now here is another - look at the commotion down here. A lot of things are happening here. The changing of the bubble thickness: The bubble thickness changes all the time because of the water flow inside, between the 2 films. The water flows very quickly in there, as I said before. And the film thickness changes very fast in every point of the bubble. This mobility is seen as fast moving colours across the surface of the bubble. Let me try to show you what happens here. This is a short movie and you see how fast things go there, very, very fast. So fast that in between frames I lose information. I’ll share a couple more examples. This is real time. You can imagine how fast things change there. Question: What’s the size of the bubble? About 1½ centimetre, the size of the bubble is about 1½ centimetre. One more and then something else. You see there are black spots appearing here and there - zero thickness. Only the thickness of the ... No water, when you see a black spot no water there - the beginning of the end of the bubble. Now I will show you another bubble. If the skin of the bubble is very, very thin, much shorter than the wavelength of visible light, then the 2 reflected rays of light will always meet crest-to-trough and destructively interfere. In this case there will be no visible reflection and the bubble looks black. Then the bubble is only 25 nanometre thick and it will soon pop. And here is an example: This is not a broken bubble, this is a whole bubble, but the top is black. It means that up here - you can see the bubble right here - all this area is so thin that it is barely holding. And this is only soap - what you have here is only soap, no water. The water flows down, all the way down. You can see down here that there are still colours. And here things are changing. Let me show you how this bubble pops. A lot of black things coming up and it’s gone (laughter), dead. So I want to sum up: What are the lessons we learned from this presentation? Not what you think. First of all you learned that the world is beautiful. But you also learned that everything is temporary. Thank you. (Applause.)

Im Anschluss an den Vortrag, den Dr. Hell gerade gehalten hat, will ich Ihnen verraten, dass mein Sohn in Stanford als Postdoktorand zusammen mit einem Kollegen von Dr. Hell an genau dem gleichen Thema arbeitet. So schließt sich der Kreis. (Lachen) Dies ist der erste Vortrag einer Reihe, die ich Wissenschaft und Ästhetik nenne. Das ist Nummer eins. Ich werde über die Wissenschaft und Schönheit von Seifenblasen sprechen. Ich bin vom Technion in Haifa. Fangen wir mit ein bisschen Ästhetik an. Seifenblasen sind schon seit vielen Jahren Thema der Kunst. Nicht nur Kinder spielen mit Seifenblasen, sondern auch Erwachsene. Hier sehen Sie ein Bild von Chardin aus dem Jahr 1733. Ich zeige Ihnen noch mehr Bilder. Wenn Sie sich die Seifenblasen ansehen, werden Sie Folgendes feststellen: Erstens, sie reflektieren Licht. Sie können es hier sehen, und Sie können es hier sehen: Sie reflektieren Licht - das ist schön. Ich habe noch mehr Beispiele: Auch hier sehen Sie, dass sie Licht reflektieren. Und hier und hier. Das ist aus dem19. Jahrhundert und aus dem 20. Jahrhundert. Hier ist noch eins aus dem 19. Jahrhundert. Sie können sogar transparent sein: Hier können Sie die Rosen durch die Seifenblasen sehen. Was Sie aber in keinem dieser Bilder sehen: Seifenblasen sind sehr farbenfroh. Das Schönste an Seifenblasen sind in der Tat ihre Farben. Und das ist ein Thema meines Vortrags. Also: Was ist Seife? Definieren wir Seife. In jenen Tagen wusste man übrigens nicht, was Seife ist. Was also ist Seife? Wie funktioniert sie, wenn sie reinigt und Seifenblasen bildet? Um das zu verstehen, müssen wir die Seifenmoleküle verstehen. Hier sind einige Darstellungen von Seifenmolekülen. Wenn wir oben anfangen, dann sehen Sie, dass das die Formel ist. Danach kommt eine Art der Darstellung, dann eine detailliertere Art der Darstellung. Und eine noch detailliertere Art der Darstellung. Und hier unten sehen wir eine sehr schöne Zeichnung eines Seifenmoleküls. Wie Sie sehen können, ist das Seifenmolekül in 2 Teile geteilt. Es hat einen Kopf, wie eine kleine Schlange, und es hat einen langen Schwanz. Was sehen wir da vor uns? Hier ist die Antwort. Der Kopf ist ein polares Ende, das geladen ist. Und dieser Teil, der Kopf, vermischt sich gut mit Wasser. Der hintere Teil, der Schwanz, ist nicht-polar und vermischt sich mit Fett. Der Teil, der den Kopf bildet, ist hydrophil, das bedeutet wasserliebend. Und der hintere Teil ist hydrophob, wasserfeindlich. Aber er ist lipophil - er liebt Öl und vermischt sich gut mit Öl. Hier haben wir also die Brücke zwischen Öl und Wasser. Und so funktioniert es. Wenn irgendwo ein Stück Fett ist, wie hier, umhüllen es die Seifenmoleküle so, dass der Kopf im Wasser bleibt und sich der Schwanz mit dem Fett verbindet. Und das nimmt er mit, wenn Sie das Wasser abspülen. Diese Gestalt oder diese Form der Moleküle nennt man Mizellen. Von Mizellen wurden sehr schöne Bilder aufgenommen, und ich bin mir sicher, dass die moderne optische Mikroskopie noch mehr schöne Formen zum Vorschein bringt. Hier sehen wir ein paar Beispiele. Das ist eine Zeichnung davon, wie diese Moleküle Mizellen bilden. Dreidimensional, wie Sie sehen können. Und hier mit Elektronenmikroskopie - Sie können die verschiedenen Fettteile hier sehen, Ölteile hier und hier. Und sie sind von Mizellen umhüllt, jedes von ihnen ist von diesen Mizellen umhüllt. Die können den Fett- oder Ölteil im Wasser tragen. Nun ein paar Worte zu Kohäsion und Oberflächenspannung. Die Kohäsionskräfte im Inneren von Molekülen, in einer Flüssigkeit, werden von allen benachbarten Atomen geteilt, wie Sie in diesem Bild sehen. Hier ist ein Molekül, und es wird von allen Molekülen, von denen es umgeben ist, angezogen. Aber die auf der Oberfläche haben nichts über sich. Das ist es, was die Oberflächenspannung bildet. Und im Wasser ist die Oberflächenspannung sehr stark. Die Verstärkung der intermolekularen Anziehungskräfte an der Oberfläche nennt man Oberflächenspannung. Wie gesagt, im Wasser ist sie sehr hoch. Deshalb ist es sehr schwer, Wasserblasen zu bilden: Die Oberflächenspannung ist so hoch, dass sie platzen. Wenn man versucht, in einem Rahmengestell wie diesem einen Wasserfilm einzufangen, kann der auf der Erde höchstens 1 Zentimeter groß sein. Im Weltall kann er viel größer werden, da es dort keine Schwerkraft gibt, die ihn herabzieht. Der Durchmesser hier beträgt etwa 10 Zentimeter, aber das ist im Weltall. Auf der Erde ist nur 1 Zentimeter möglich. Man kann also keine Wasserblasen bilden. Man kann aber Seifenblasen bilden, die Wasser enthalten. Und das geht so: Die Oberflächenspannung einer Wasser-Seifen-Mischung. In einer Lösung aus Seife und Wasser wandern die wasserfeindlichen Enden der Seifenmoleküle zur Oberfläche – sie wollen aus dem Wasser heraus. Sie quetschen sich zwischen die Moleküle des Oberflächenwassers und drücken ihre wasserfeindlichen Enden aus dem Wasser. Das trennt die Wassermoleküle voneinander und verringert die Oberflächenspannung, wie Sie gleich sehen werden. Die Struktur einer Seifenblase: Die Haut besteht aus einer Wasserschicht. Seifenblasen sind echte Wasserblasen, aber sie sind mit zwei Schichten von Seifenmolekülen überzogen, an der Innen- und der Außenseite. Und zugesetztes Öl - wenn Seifenblasen hergestellt werden, gibt man normalerweise etwas Öl dazu, etwas Glyzerin. Das Glyzerin umhüllt alles an der Außenseite und verhindert dadurch die Verdunstung. So kann die Seifenblase länger leben. Wie lange? - Das kommt darauf an. Wenn man sie auf der Erde bläst, halten sie ungefähr 1 oder 2 Minuten. Aber in einer Atmosphäre, die viel Wasserdampf aufweist, können sie ein Jahr lang halten. Sie verdunsten nicht und halten lange. Das zugesetzte Öl haftet am wasserfeindlichen Schwanz. Und da es nicht verdunstet, schützt es den Wasserfilm vor Verdunstung. In einem verschlossenen, mit Wasserdampf gesättigten Behälter ist die Verdunstung verlangsamt, und Seifenblasen können bis zu einem Jahr halten. Wie steht es um die Oberflächenstabilität von Seifenblasen? Eine Blase kann deshalb existieren, weil die Oberflächenschicht des Wassers eine bestimmte Oberflächenspannung aufweist, die dazu führt, dass sich die Schicht wie eine elastische Folie verhält. Und so sieht das aus. Was sehen wir hier? Wir sehen Wassermoleküle im Zentrum. Und wir sehen Seifenmoleküle, die aus der äußeren und inneren Oberfläche herausstehen. Und das ist stabil. Was Sie auf dieser Seite sehen, ist Oberflächenspannung - so sehen Wassermoleküle an der Oberfläche ohne ein Tensid wie Seife aus. Und hier mit einem Seifenmolekül, das die Wassermoleküle trennt und die Oberflächenspannung verringert. Wie ist das mit den Farben? Farbe ist einer der schönsten Aspekte von Seifenblasen. Sie gibt uns außerdem ein genaues Instrument zur Messung der Dicke des Seifenfilms und sogar zur Schätzung der Größe von Molekülen an die Hand. Der Erste, der das gemacht hat, war Jean Baptiste Perrin, ein französischer Wissenschaftler. Das ist er. Für seine Messung der Seifenmoleküle bekam er 1926 den Nobelpreis. Das war einer der ersten Versuche, die Größe von Molekülen zu messen. Nebenbei: Zu jener Zeit hatte man noch keine klare Vorstellung von Molekülen. Man wusste von Atomen, das schon - etwas ist fest, also hat es Atome. Aber wie ist das mit Flüssigkeiten? Wie ist das in einem Gas? Können Atome Moleküle bilden? Das war umstritten. Und er war der Erste, der Moleküle gemessen hat. Interferenz eines von Seifenfilm reflektierten Lichtstrahls kommt als Nächstes. Sie alle wissen bestimmt, dass eine Reflexion - dass ein hier auftreffender Strahl, der von einer Oberfläche mit einem höheren Brechungsindex reflektiert wird - zurückgeworfen wird. Der Strahl trifft so auf und das Signal kehrt so zurück. Der Strahl, der von der Unterseite reflektiert wird, wird nicht zurückgeworfen. Deshalb geschieht hier Folgendes: Reflektiertes Licht durchläuft eine Phasenänderung von 180 Grad, wenn es von einem Medium mit höherem Brechungsindex, also von der äußeren Oberfläche, zurückgeworfen wird. Reflektiert es von einem Medium mit niedrigerem Index, also von hier, gibt es keine Phasenänderung. Was hier geschieht ist Interferenz. Wir haben Komplementärfarben. Wird eine der Farben, die weißes Licht erzeugen, durch Interferenz aus dem weißen Licht entfernt, sehen wir die Komplementärfarbe. Wird zum Beispiel das blaue Licht aus dem weißen Licht entfernt, sehen wir Gelb. Damit können wir die Dicke des Films messen. Lichtstreifen und Dickekonturen: Hier sehen wir das Beispiel eines Seifenfilms in einem Rahmengestell – einer Seifenblase, wenn Sie das so nennen möchten, in einem Rahmengestell. Und Sie sehen die Dickekontur. Sie sehen, dass sie oben größere Abstände haben, zwischen ihnen liegen große Entfernungen. Weiter unten dann werden sie enger und enger und enger. Und das liegt an der Topographie dieses Films, der so aussieht. Warum sieht er so aus? Wegen der Schwerkraft. Das hier ist mit Wasser gefüllt, und das Wasser fließt herab. Gehen wir zurück. Die alternierenden Streifen von hell und dunkel in diesem Seifenfilm sind tatsächlich Farbstreifen, die durch die Reflexion und die Interferenz von Lichtwellen erzeugt werden. Die Farbe richtet sich nach der Dicke des Films, wie Sie vorhin gesehen haben. Der hier zu sehende Film ist oben am dünnsten und wird nach unten immer dicker. So, wie sich die Dicke des Films verändert, ändern sich auch die Farben und bilden dabei reguläre Streifen. Wer von Ihnen topographische Landkarten kennt, hat schon gemerkt, dass das wie bei einer topographischen Landkarte ist. Wenn man einen großen Bergabhang vor sich hat, liegen diese Linien enger beieinander. Und wenn man eine Hochebene vor sich hat, verhalten sie sich so. Die Form einer gewölbten Seifenblase sieht so aus. So sieht eine Seifenblase in Wirklichkeit aus. Im Inneren ist Wasser. Unten ist viel Wasser. Und oben ist viel weniger. Das ist übrigens der Grund dafür, dass die Blase bald platzen wird. Wird das hier sehr, sehr dünn, dann platzt die Blase – die Seifenschichten, die blauen Seifenschichten, die von oben bis unten Schutz bieten. Diese Blase befindet sich auf einem Tisch oder einem Stück Glas. Die Schwerkraft zieht das Wasser nach unten. Und wenn die Dicke am oberen Ende der Blase ein bestimmtes Minimum erreicht, dann platzt die Blase. Im Weltraum, wo man dieses Problem nicht hat, kann eine Seifenblase sehr lange existieren. Insbesondere dann, wenn sie sich in einem geschlossenen Behälter befindet, der innen Feuchtigkeit aufweist - dann hält sie ewig. Ich zeige Ihnen jetzt ein paar Beispiele von Seifenblasenfarben. Das sind Bilder, die ich für Sie aufgenommen habe. Sie werden ein paar Dinge feststellen. Erstens: Sie stellen fest, dass es hier eine Reihe von Farbveränderungen gibt. Man kann die Dicke abschätzen, wenn man hier nach unten wandert. Hier ist ein weiteres Beispiel. Wenn man nach unten wandert - hier sind sie weit voneinander entfernt, aber hier werden sie dichter. Ein weiteres Beispiel. Hier stellen Sie etwas Interessantes fest: Wenn Sie sich das da unten ansehen, stellen Sie fest, dass hier eine Turbulenz auftritt. Die Seifenblase ist nicht ruhig. In einer Seifenblase ist viel Unruhe, da sich das Wasser in der Seifenblase bewegt. Und in einer Seifenblase bewegt es sich extrem schnell. Wenn Sie solche Bilder sehen, haben Sie das Gefühl, dass dort irgendetwas geschieht. Ich zeige Ihnen gleich, was dort wirklich geschieht. Hier ist ein weiteres Beispiel. Und hier ist etwas, worauf ich etwas näher eingehen möchte. Zunächst einmal sehen Sie diese schwarzen Flecken - hier und hier und hier. Sehen Sie den? Und den hier: Schwarze Flecken bedeuten, dass sich die zwei Seifenfilme berühren. Das ist wie Reflexion von nur einer Oberfläche, und es kommt kein Licht heraus. Das bedeutet, die Seifenblase ist bald am Ende. Hier ist ein weiteres Beispiel, in dem die Seifenblase sehr ruhig aussieht. Hier ist noch eins und hier noch eins. Sehen Sie sich die Unruhe da unten an. Viele Dinge geschehen dort. Die Veränderung der Dicke der Seifenblase: Die Dicke der Seifenblase ändert sich unentwegt, da das Wasser zwischen den 2 Filmen fließt. Wie ich schon sagte, bewegt sich das Wasser da drin sehr schnell. Und die Dicke des Films ändert sich an jeder Stelle der Seifenblase sehr schnell. Diese Beweglichkeit wird als schnelle Bewegung von Farben an der Oberfläche der Seifenblase wahrgenommen. Ich will versuchen, Ihnen zu zeigen, was hier geschieht. Das ist ein kurzer Film. Sie sehen, wie schnell die Dinge hier ablaufen, sehr, sehr schnell. So schnell, dass man zwischen Einzelbildern Informationen verliert. Ich werde Ihnen noch ein paar Beispiele zeigen. Das ist in Echtzeit. Sie können sich vorstellen, wir schnell sich hier alles ändert. Frage: Wie groß ist die Seifenblase? Etwa einen halben Zentimeter. Die Seifenblase ist etwa einen halben Zentimeter groß. Noch einmal, dann kommen wir zu etwas Anderem. Sie sehen, wie hier und dort schwarze Flecken auftauchen - die Dicke ist Null. Nur die Dicke von - kein Wasser. Wenn Sie einen schwarzen Fleck sehen, ist dort kein Wasser - der Anfang vom Ende der Seifenblase. Jetzt zeige ich Ihnen eine andere Seifenblase. Ist die Haut der Seifenblase sehr, sehr dünn, viel kürzer als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, dann treffen immer Wellenberg und Wellental der zwei reflektierten Lichtstrahlen aufeinander und erzeugen eine zerstörerische Interferenz. In diesem Fall gibt es keine sichtbare Reflexion; die Seifenblase erscheint schwarz. Die Seifenblase ist dann nur noch 25 Nanometer dick und wird bald platzen. Hier sehen Sie ein Beispiel: Das ist keine zerplatzte Seifenblase - die Seifenblase ist noch ganz, aber die Oberseite ist schwarz. Das bedeutet, hier oben - hier können Sie die Seifenblase sehen - dieser ganze Bereich ist so dünn, dass er kaum noch hält. Und das ist nur Seife - hier ist nur Seife, kein Wasser. Das Wasser fließt nach unten, ganz nach unten. Wie Sie sehen, sind hier unten immer noch Farben. Und hier finden Veränderungen statt. Ich zeige Ihnen jetzt, wie diese Seifenblase platzt. Jede Menge Schwarz kommt nach oben, und sie ist weg (Lachen), tot. Ich fasse zusammen: Was haben wir aus dieser Präsentation gelernt? Nicht das, was Sie glauben. Vor allem haben Sie gelernt, dass die Welt schön ist. Aber Sie haben auch gelernt, dass alles vergänglich ist. Vielen Dank.

Dan Shechtman (2016)

The Science and Beauty of Soap Bubbles

Dan Shechtman (2016)

The Science and Beauty of Soap Bubbles

Abstract

Soap bubbles have been popular children toys since ancient times. Inexpensive, easy to produce and very colorful they became a source of fascination to children and adults alike. Around 1733, artist Jean Siméon Chardin painted Soap Bubbles produced by a young man leaning out a window, and many artists produced lovely paintings depicting children blowing bubbles ever since.

Although soap bubbles can be easily produced, understanding their structure and properties deserves a close examination. Soap bubbles are really water bubbled coated with long soap molecules of which one side is hydrophilic, polar and ionic and the other side hydrophobic and non-polar.

In my talk I will detail the structure of the bubbles and their optical properties

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