肥皂泡是用肥皂水制成的。肥皂水无色透明。但事实上，我们在肥皂泡的膜上看到了彩虹的颜色，而且颜色和外观也在不断变化。这是什么原理呢？

　　什么是结构色

　　从颜色形成的内因分析生物体上的颜色主要可分为两类：色素色和结构色。

　　比起结构色，我们更为熟悉的是那些来自色素的颜色，这些色素可以是天然的，也可能是人工合成的。这类颜色的出现，是由于物品中含有色素，而色素的化学结构能够吸收特定波长的光，把剩余的可见光反射到人眼中，从而形成我们看到的颜色，属于色素色。

　　那些不含色素、看起来透明却也能产生颜色的物体，则是通过特殊的微观结构形成了结构色。生活中常见的有吹出来的彩色泡泡等；自然界中的不少动物们也拥有结构色，比如蝴蝶翅膀、孔雀羽毛。

　　彩色泡泡的奥秘

　　每种结构色都有着不同的形成原理，而肥皂泡泡呈现彩色，原因就藏在它那一层薄薄的膜里。由于肥皂泡的薄膜有厚度，当自然光照射到薄膜上，它会经薄膜的上、下两个表面，分别反射出多条频率相同、振动方向相同，但是存在恒定相位差的光线。

　　当我们人眼接收到反射出来的光线，就看到了颜色。但为什么经过这番折腾，反射出的光不是和自然光一样的白光，而是彩色的光呢？这就需要拆解一下自然光。自然光在经过肥皂泡薄膜的反射时，会产生不同波长的色光，比如波长较长的红光、波长较短的蓝光等等。

　　当自然光在薄膜的上、下表面分别发生反射，会产生多条反射光。多条反射光的波形，可能重合也可能交错。这是因为反射光之间存在着相位差，加上薄膜的厚度不确定，波形不一定能重合。同一色光的反射光，若波形重合，对应的颜色就会增强；若波形交错，颜色就会减弱。

　　在实际情况中，肥皂泡薄膜由于重力等原因，厚度并不均匀，因此同一色光的波形是重合还是交错，非常随机。赤橙黄绿青蓝紫，每种色光都可能因为波形重合而被加强，继而在肥皂泡上呈现出来——这也就是我们能在泡泡上看到各类颜色变幻多样的原因。在光线照射下，肥皂泡薄膜产生多样的结构色的现象，就被称为单层薄膜干涉。

　　其实这种由薄膜结构产生的颜色并不罕见。当你在厨房刷洗着锅碗瓢盆，油在水池里铺成薄薄的油膜时，也会出现漂亮的色彩。它和肥皂泡的色彩如出一辙。

　　在大自然中，有些昆虫的翅膀就是一层厚度不等的透明薄膜，在阳光下扑棱时，翅膀便能干涉出多种颜色，比如蜻蜓，在阳光下翅膀就可以呈现出丰富的结构色。

　　结构也能生色吗

　　这些结构色的研究也激发了科学家们的脑洞创新：如果利用光学结构生色，是不是染色、打印的时候都不用色素了？

　　在2020年6月，来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的比拉尔·帕特尔等人以结构生色的原理，研发出了一款可呈现多种颜色的3D打印墨水。

　　这款墨水采用的材料是特殊的嵌段共聚物，可以把它想象成重复出现A和B结构的分子，形成了以ABABAB形式排列的化合物。等打印出来后，墨水里的溶剂慢慢蒸发，共聚物发生微观相分离，也就是分子中的A和B片段会出现空间分离：A和A抱团、B和B在一起。如此一来，可以形成周期性的空间排布，在光线照射下，就能轻松产生结构色。于是，通过控制打印的速度和温度，我们可以使用同一墨水呈现出从红到蓝的丰富颜色变化。

　　传统的绘画中，画师需要通过更改三原色的比例来调色，而我们用这种墨水进行打印时，只需要比照着色卡，调节打印的速度和温度，就能作出彩色画了。

　　（本报综合）