為什麼紙沾了油會變透明?

01-07

唐知Tata同學已經回答清楚了其實，我手癢上兩張圖豐富下大家課餘生活。

紙張是由纖維交錯組成的多孔結構材料，以下為兩種倍數下內部纖維的交織情況（無填料），現代使用的紙張一般還會在其中添加填料，所以乾燥的紙張內部主要是由纖維、填料和空氣三類物質組成的結構。

當光線照射到紙頁時，一部分發生散射，一部分被吸收，另一部分透過紙頁從背面射出，因此理論上講減少散射和吸收都可以使光線更多的透過紙張，從而提高紙張透明度。

而光線的散射能力主要決定於相鄰物質的折射率差。這個差值越小，散射量越低，就越容易透光。就乾燥的加填料的紙張而言，其內部存在三種相鄰介質關係：纖維—空氣；空氣—填料；纖維—填料。散射就發生在這三組散射介質上。

表1給出了不同介質在室溫下大致的折射率，其中碳酸鈣、滑石粉和二氧化鈦是比較常用的紙張填料。顯然，由於纖維和填料的折射率相近，差值很小，所以光的散射主要存在於纖維—空氣和空氣—填料界面。不加填料的紙張，則只有纖維素—空氣一個界面。所以那些輕飄飄的紙都顯的比較透。

表1 室溫下幾種不同介質的大致折射率

如果紙張這時候沾水，那麼界面就變成纖維—水；水—填料；纖維—填料。顯而易見這幾種介質的折射率差相差就更小了，所以紙張會變的很透。剛洗完的白襯衣多透亮啊其實也是這個道理。

當油脂進入紙張纖維後，情況也差不多。原來的三個界面變成了纖維—油；填料—油；纖維—填料界面，可以想像，此時如果油的折光率與纖維、填料折射率越相近，油、纖維、填料間的折射率差值就越小，這張紙透光就越充分，看起來就越「透明」。表2清楚的表明這幾種油脂的折射率比水還接近纖維，所以在你吃涼皮兒、油潑面、火鍋、手抓薯片的時候就不要看書和文獻了，尤其是借別人的。

表2 20℃時不同比例的植物油混合後的折射率

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其實這個原理我們周圍隨處可見，比如money上的一種水印，用的正是水印光油，就是下圖的內個亮亮的5（木有沒有更大的票子了....），就是加了這種油脂後的效果。

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看到 @唐知Tata， @本尼兔（抱歉打擾幾位）討論紙張纖維本身的問題，其實對理解這個問題是非常重要的，而且她們也說到點上了。所以稍稍再補充一點吧。

紙張纖維、生產工藝對紙張散射的影響：

1. 通常認為漂白的化學紙漿以及紙漿中白色填料的光吸收係數很小，所以它們對紙張光學性能的影響基本可以忽略；

2. 紙張的光散射係數則對其光學性能，尤其是不透明度產生最主要的影響，散射係數越大越不透明；

3. 以下來討論紙張不同因素對其光散射係數的影響

a. 未加填料紙張

它的光散射係數決定於纖維和空氣的界面數，這個數量越多係數越高越不透明，這很好理解，再想深一點，這個界面數又和什麼有關？纖維直徑和纖維碎屑數量。這兩點實際上是造紙原料和製漿方法決定的。

原料影響：纖維越短、細，散射係數越大；

打漿的影響：未加填料的紙張光散射只發生在纖維一空氣界面處，如果兩根纖維接觸，光線由一根纖維到另一根纖維是不發生散射的，即處於光學接觸狀態時界面散射作用消失，所以光學接觸越多散射越小。明白這一點，我們來看造紙過程中的打漿過程，它會產生兩個相反的影響：打漿會導致纖維間的光學接觸增加，使光散射係數隨打漿度的增加而降低；同時，打漿增加了纖維的比表面積，在所增加的面積處，產生更多的散射。

腫么辦...攤手。

實際上，對大多數化學漿而言，打漿對光接觸的影響較大，即降低了光散射係數，而某些機械漿則對比表面積影響較大，即光散射係數隨磨漿程度的增加而增加。

想像一下這個時候，紙張被浸入油脂當中，油脂的折射率與纖維比較接近，也就是減輕了界面散射的作用，也就較少了紙張的光散射，也就更透了。

b. 加填料的紙張

紙張加填料後讓這個問題變得更複雜了，因為引入了更多的變數，比如填料自身的折射指數、粒度等等。但簡單來說，紙張加填料後散射係數肯定會增加，這是由填料自身和填料粒子阻隔纖維結合併行成新的纖維一空氣界面等原因綜合作用的結果，所以填料加的越多紙就越不「透明」。

回到油脂的問題，其實和不加填料紙張變的更透的道理還是一樣的。

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染色和分散後某幾種纖維形態舉例，有個感性的認識好了：

貌似前面那個答案邏輯不通啊。空氣也是透明的，為何空氣填充紙沒透明，水填充就透明了？這似乎跟纖維細不細沒關係啊。

我感覺這個題跟毛玻璃沾水之後變透明有一點點類似。玻璃本來都是透明的，但是毛玻璃將光線散射開，讓你幾乎看不到對面過來的光線。加水之後，玻璃表面被水填平整了，由於水跟玻璃的折射率相比空氣更玻璃更接近，所以大部分光線穿過水跟玻璃的界面不會強烈地偏離原來的路徑，而水跟空氣的界面是平的，垂直光線也不會偏離路徑，對面過來的光線就能被我們看到了。

對這道題來說，因為構成紙的纖維本來就是透明的（這個說法貌似也不準確，感謝指正）。但是當它們縱橫交錯地疊在一起的時候，填充它們之間空隙的是空氣，空氣跟纖維的折射率相差比較大，於是每經過一個纖維，光都被反射一部分，折射一部分，經過一張紙的厚度之後，就幾乎沒有光線到達眼睛。

但是加了油或者水，紙纖維中的縫隙被油或者水填充。由於折射率比較接近，光線不能feel到油跟纖維的界面。不會被散射開去，就接近一整塊表面平滑的透明物體了，因此紙就變得透明了。

沾了水也會啊，因為水分子或者油的分子填充了紙的縫隙吧，紙纖維本身就很細，填充縫隙後就好像水或者油里懸浮著不太影響透光的紙纖維，就看起來透明咯。

看了大家的回復，想到個例子。

水也是透明的，倒浪花和瀑布是白色的