почему тонкий слой керосина, разлитый на воде, начинает играть различными цветами?

Это интерференция.
Керосин по воле разливается слоем настолько тонким, что его толщина становится соизмеримой с длиной волны видимого света. И при данной толщине некоторые длины волн из-за интерференции гасятся (почему именно - прочтите в учебнике или хоть в Википедии) , поэтому остаются дополнительные цвета. Например, если гасится зелёный цвет, то плёнка оказывается окрашенной в пурпурный (синий+красный) , а если гасится синий - то плёнка оказывается жёлтой (зелёный + красный).