泡（物理学）

気泡が目に見えるのは、周囲の物質とは屈折率（RI）が異なるためです。例えば、空気の屈折率は約1.0003、水の屈折率は約1.333です。スネルの法則は、屈折率の異なる2つの媒質の境界面で電磁波の方向が変化する様子を表しています。そのため、気泡は、浸漬されている媒質と浸漬している媒質の両方が透明であっても、それに伴う屈折と内部反射によって識別できます。

上記の説明は、ある媒体の気泡が別の媒体に浸されている場合（例えば、清涼飲料水中の気泡）にのみ当てはまります。膜状の気泡（例えば、石鹸の泡）の体積は光をあまり歪ませないため、膜状の気泡は薄膜回折と反射によってのみ見ることができます。

核生成は意図的に誘発することができ、例えば、固体中にバブルグラムを作成するために用いられる。

医療用超音波画像診断では、コントラストを高めるために、造影剤と呼ばれる小さなカプセル状の気泡が使用される。

熱インクジェット印刷では、蒸気泡がアクチュエータとして使用されます。他のマイクロ流体アプリケーションでも、アクチュエータとして使用されることがあります。^{[ 2 ]}

固体表面付近での気泡の激しい崩壊（キャビテーション）と、それによって生じる噴流が、超音波洗浄に用いられるメカニズムである。同じ効果は、バズーカや魚雷などの集束エネルギー兵器で、より大規模に利用されている。テッポウエビも、崩壊するキャビテーション気泡を武器として利用している。同じ効果は、体外衝撃波結石破砕装置で腎臓結石を治療する際にも利用されている。イルカやクジラなどの海洋哺乳類は、気泡を娯楽や狩猟道具として利用する。エアレーターは、気泡を注入することで液体中のガスを溶解させる。

気泡は、化学および冶金技術者によって、蒸留、吸収、浮選、噴霧乾燥などのプロセスで使用されます。関連する複雑なプロセスでは、多くの場合、物質移動と熱伝達を考慮する必要があり、流体力学を使用してモデル化されます。^{[ 3 ]}

ホシバナモグラとアメリカミズトガリネズミは、鼻孔から素早く呼吸して泡を作ることで水中の匂いを嗅ぐことができる。^{[ 4 ]}

地球上の生命の起源に関する研究では、泡が生命の前駆体分子を閉じ込めて濃縮する上で重要な役割を果たした可能性があり、この機能は現在細胞膜によって担われている。^{[ 5 ]}

バブルレーザーは、光共振器として気泡を使用します。これらは高感度圧力センサーとして使用できます。^{[ 6 ]}

気泡が乱されると（例えば、気泡が水中に注入されると）、壁が振動します。形状の大きな変形によって視覚的に隠されることが多いですが、振動の成分の一つが気泡の体積を変化させます（つまり脈動です）。外部から音場が加えられていない場合、この脈動は気泡の固有振動数で発生します。脈動は音響的に振動の最も重要な成分です。なぜなら、気体の体積が変化することで圧力が変化し、気泡の固有振動数で音が放出されるからです。水中の気泡の場合、大きな気泡（表面張力と熱伝導率が無視できる）は断熱脈動を起こします。これは、液体から気体へ、またはその逆方向への熱伝達がないことを意味します。このような気泡の固有振動数は次の式で決定されます。^{[ 7 ] [ 8 ]}

${\displaystyle f_{0}={1 \over 2\pi R_{0}}{\sqrt {3\gamma p_{0} \over \rho }}}$

どこ：

• ${\displaystyle \gamma }$はガスの比熱比です
• ${\displaystyle R_{0}}$定常状態の半径は
• ${\displaystyle p_{0}}$定常状態の圧力
• ${\displaystyle \rho }$は周囲の液体の質量密度である。

水中の気泡の場合、小さな気泡は等温脈動を起こします。表面張力σ（および無視できる液体の粘度）の小さな気泡に対応する方程式は^{[ 8 ]です。}

${\displaystyle f_{0}={1 \over 2\pi R_{0}}{\sqrt {{3p_{0} \over \rho }+{4\sigma \over \rho R_{0}}}}}$

水中に閉じ込められた興奮した泡は、指の関節を鳴らしたときの指の関節内部^{[ 9 ]}や、雨粒が水面に衝突したとき^{[ 10 ] [ 11 ]}など、液体の​​音の主な発生源です。