Una bolla di sapone è costituita da una lamina sottile di una soluzione di acqua e sapone [1]. Questa pellicola saponosa si può immaginare formata da tre strati: due esterni, costituiti prevalentemente da sapone e posti in contatto con l'aria, e uno interno costituito prevalentemente da acqua.

I colori che appaiono sulla bolla sono dovuti ai fenomeni di riflessione e interferenza della luce che colpisce la lamina. Infatti quando la luce colpisce la superficie più esterna della pellicola di una bolla, parte di essa viene riflessa, parte riesce ad attraversarla giungendo sulla superficie più interna da cui a sua volta viene quasi completamente riflessa. Questa seconda luce riflessa attraversa nuovamente l'intercapedine acquosa e la superficie esterna, ritorna in aria e incontra la luce riflessa dalla lamina anteriore. Le caratteristiche delle due luci riflesse sono tali che incontrandosi interferiscono[2] l'una con l'altra. Quelle che si vedono sono dunque figure di interferenza cioè zone diversamente colorate, se la luce che illumina la bolla è bianca. Queste zone colorate cambiano al passare del tempo o meglio al variare dello spessore della lamina saponosa; la bolla infatti sgocciola e l'acqua da essa evapora facendola via via assottigliare[3].

I colori che si vedono somigliano a quelli presenti nell'arcobaleno. Osservando più attentamente però si vedono anche colori che non sono esattamente quelli dello spettro della luce bianca. Il rosso in realtà è spesso un color magenta, il giallo non sembra puro ma tende all'arancione e così via.
Per interpretare i colori osservati oltre che i meccanismi di interferenza della luce (che per non appesantire il discorso abbiamo messo in nota) bisogna considerare il funzionamento del nostro occhio .

La luce che chiamiamo bianca, ad esempio quella del sole, dal punto di vista fisico è costituita da radiazioni di diverse lunghezze d'onda (da 400 nm a 800 nm circa); quando tali radiazioni raggiungono l'occhio separatamente danno all'osservatore sensazioni di colore che chiamiamo i colori dello spettro visibile o dell'arcobaleno (tradizionalmente si parla di 7 colori: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto). Quando l'occhio riceve tutte queste radiazioni vede bianco l'oggetto da cui esse provengono. La sensazione di bianco però è prodotta anche dalla ricezione di luci di soli tre colori, detti colori primari della luce: rosso, verde e blu. Quando l'occhio riceve parte delle radiazioni delle spettro, si producono nell'osservatore sensazioni di colore diverse in funzione delle lunghezze d'onda e delle intensità relative. In particolare quando l'occhio è colpito da due radiazioni dei colori primari della luce:

blu + verde vengono percepiti come AZZURRO CIANO

rosso + blu vengono percepiti come ROSSO MAGENTA

rosso + verde vengono percepiti come GIALLO

Tornando alle bolle, se lo spessore della pellicola saponosa è tale per cui, per interferenza distruttiva, alcuni colori e in particolari uno dei primari (ad esempio il blu) spariscono, cioè le onde che corrispondono a questi colori si eliminano, si percepirà solo la mescolanza dei due colori primari rimanenti (in questo caso il rosso e il verde). Quindi, ad esempio, dove si vede il giallo vuol dire che lo spessore della lamina è tale per cui o rimane per interferenza solo la radiazione di lunghezza d'onda corrispondente al giallo o radiazioni di lunghezza d'onda corrispondente al rosso e al verde che raggiungono entrambe l'osservatore.

Per approfondire il tema bolle e colori si vedano le schede dedicate al Laboratorio Bolle di sapone sul sito del Museo della Scienza e della Tecnologia di Milano: http://www.museoscienza.org, con particolare riferimento all'esperienza 5. Per saperne di più su “colore delle luci” e “colore delle tinte” e per esperimenti di percezione di colore a uso didattico si veda ad esempio il sito del progetto SeT “Luce, colore, energia”: http://www5.indire.it:8080/set/luce/index.html

[1] Nella bolla la lamina assume la forma sferica per un principio di minimo; considerando infatti figure tridimensionali di ugual volume, la forma sferica è quella che ha la superficie di minima estensione. In questo caso alla configurazione di superficie minima corrisponde anche energia minima. Con supporti (chiusi) si possono realizzare lamine diverse, nel caso più semplice lamine piane sulle quali è più facile studiare la disposizione e la variazione dei colori.

[2] Due onde, incontrandosi in una data regione dello spazio o di un mezzo, si sovrappongono sempre e in alcuni casi particolari interferiscono. Si parla di interferenza ad esempio nel caso di onde sinusoidali di uguale lunghezza d'onda; per sovrapposizione esse danno luogo a un'onda risultante di uguale lunghezza d'onda e di ampiezza che è la somma (algebrica) delle singole ampiezze. L'interferenza costuttiva si ha quando queste onde sono in fase (si sommano zone di massimo con zone di massimo e zone di minimo di un'onda con corrispondenti zone di minimo dell'altra onda); in questo caso l'ampiezza dell'onda risultante è doppia rispetto all'ampiezza delle singole onde interferenti. L'interferenza si dice distruttiva quando si incontrano zone di massimo con zone di minimo e l'ampiezza somma si riduce così a zero.

[3] Al variare dello spessore, onde di lunghezza che prima davano luogo a interferenza distruttiva possono invece interferire costruttivamente e viceversa; alcuni colori spariscono, altri ne nascono. Al comparire di una zona nera la bolla scoppia.