在日常生活中，我們常常會注意到這樣一個現(xiàn)象：一張干凈的白紙如果不小心沾到了食用油或者手上的油漬，油污的部分會變得半透明，顏色也會變深。這種現(xiàn)象常見于廚房油紙、外賣包裝以及寫字桌上的作業(yè)本。那么，紙張為什么一旦沾油就會變透明呢？這背后又涉及哪些科學(xué)原理？

（圖片來源：[1]）

紙張為什么本來是白色不透明的？

要理解紙張變透明的過程，首先要搞清楚紙張為什么一開始是不透明的。紙張的主要成分是植物纖維素，這些纖維交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在顯微鏡下看像是無數(shù)纏繞在一起的細(xì)絲，之間存在著大量的空隙。肉眼無法看到這些微小的空隙，但它們對光線傳播卻有著很大影響。

（紙）纖維的顯微圖像（圖片來源：[2]）

光在傳播過程中會遇到不同材質(zhì)的邊界時發(fā)生“折射”或“散射”。紙張中的植物纖維和纖維之間的空氣具有不同的折射率，當(dāng)光照射到紙張表面時，會不斷在纖維和空氣之間穿梭。這種頻繁的折射和散射使得光線難以穿透紙張，而是被多次反射回來，從而讓紙張呈現(xiàn)出白色、啞光、不透明的外觀。

簡單地說，是因?yàn)榧垙垉?nèi)部光線被四處散射，不能穿透，也不能集中反射某個方向，所以我們看不穿它，也看不到背后的圖案或字。

油是如何改變紙張的光學(xué)特性的？

當(dāng)油滲入紙張的纖維結(jié)構(gòu)中時，事情就發(fā)生了有趣的變化。

油是一種液體，它可以很好地滲透進(jìn)紙張中原本充滿空氣的微小孔隙。被油占據(jù)后，紙張內(nèi)部原本空氣與纖維的界面就被油與纖維替代了。關(guān)鍵在于，油的折射率（約為1.47）與紙張中纖維素的折射率（約為1.5）非常接近，而空氣的折射率僅為1.0。這個折射率的差異決定了光線傳播時會不會發(fā)生劇烈的折射和散射。

不同成分的植物油在室溫下測得的折射率（圖片來源：[2]）

在干紙張中，光線在空氣和纖維之間反復(fù)穿梭，大量散射，因此不透明；而在沾了油之后，油幾乎填滿了紙張中的縫隙，取代了原本折射率差異較大的空氣，光線在纖維和油之間傳播時幾乎不會改變方向，從而能比較順利地穿過紙張。這時我們就能看到紙張后面的字或圖案，也就是紙張變得“透明”了。

為什么油滲入部分會變“深色”？

除了變透明，紙張被油沾濕的地方還會顯得顏色更深一些，呈現(xiàn)出灰色或深黃色的斑塊。這種視覺變化并不是真的紙變色了，而是我們觀察到的“光學(xué)現(xiàn)象”。

當(dāng)紙張變得透明后，它吸收和透過更多光線，而不是像干紙那樣反射回大量散射光。這種透過性使得我們看到的光線總量減少，看起來比其他地方“暗”了許多。同時，如果紙張背后是深色背景，那么這些區(qū)域透過背景顏色，也會使得油漬部分顯得顏色更深。

打濕的衣服顏色變深（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

這就像我們用水打濕衣服，衣料也會變深一樣。雖然材質(zhì)沒變，但光的傳播路徑變了，反射回來眼睛的光線變少，導(dǎo)致看起來更暗。

為什么水也能讓紙張變透明？

在某些情況下，比如用水噴濕紙張，也會出現(xiàn)局部透明的現(xiàn)象，這是否說明水和油的作用原理相同呢？

原理相似，但效果不同。水的折射率是約1.33，比油低得多，因此水填充紙張空隙后，雖然部分減少了散射，但仍存在較大折射差異，無法完全消除光的散射。因此，水雖然也能讓紙張變得“稍微”透明，但效果遠(yuǎn)不如油。

純水在不同溫度下測得折射率（圖片來源：[2]）

而且水蒸發(fā)快，不像油那樣可以持久存在于紙張纖維之間。一旦水分揮發(fā)，紙張便恢復(fù)原狀，而油留下的透明斑點(diǎn)則長期存在，很難清除。

由此看來，我們?nèi)粘Ａ?xí)以為常的現(xiàn)象，其實(shí)蘊(yùn)含著巨大的知識寶藏。從折射率到光線傳播路徑，小小紙張背后，是一個通往科學(xué)世界的大門。小編提醒小朋友們：下次吃辣條時候要小心，不要滴到作業(yè)本上哦！

參考文獻(xiàn)

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/MAq3vMKcGGOof9eqRkW1Gw

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/XgWuO-2Td636mcTSMtSOIA

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