


每年4 月,云南多地都要迎來一年一度的潑水節(jié),各族群眾和游客用相互潑水的方式互送祝福。我們雖然不一定去過潑水節(jié)現(xiàn)場,但是至少也都有過被潑一身水或者淋雨的經(jīng)歷。我們會發(fā)現(xiàn),沾水的衣服比平時看起來顏色更深,這是為什么呢?
水是地球上最為平凡的物質(zhì)之一,但它是生命的重要基礎(chǔ),也蘊含著無盡的神奇。水本身透明、無色,卻仿佛擁有一雙無形的巧手,能通過物理作用和化學(xué)反應(yīng),悄然改變其他東西的色彩表現(xiàn)。本文將以3 類常見現(xiàn)象為例,聊聊水為什么本身無色,卻能“變出”顏色。
濕布為何顏色變深
我們都有這樣的印象:從濕毛巾到濕紙巾,沾水濕潤的物體,顏色總會比干的時候顯得更深。這看似平常的現(xiàn)象背后,其實隱藏著光與物質(zhì)相互作用的規(guī)則。
布料和紙巾由交錯的纖維構(gòu)成,表面凹凸不平。當(dāng)光線照射到布料表面時,這些凹凸不平的纖維結(jié)構(gòu)會引發(fā)漫反射,使得大部分光線被反射回人眼。這讓我們看到的干燥布料或紙巾的顏色相對更亮,給我們以顏色較淺的感覺。
如果布料、紙巾被浸濕,水會迅速涌入纖維間的空隙,讓光線從以反射為主轉(zhuǎn)為以透射為主,更多的光線穿透水膜進(jìn)入纖維內(nèi)部,被大量吸收,反射回人眼的光線則大幅減少。因此,被浸濕的布料顏色看起來自然變得更暗、更深。
很多初學(xué)書法的人,會選擇水寫布來練字。毛筆上的水沾到濕布后,布會變得透明,透出下面那一層的深色,看起來跟墨汁有七八分相似。
其實,不僅布和紙巾如此,粗糙的地面也有類似效果。在很多公園里,我們都能見到有人以地為紙、以水為墨,彎腰揮毫。這是因為毛筆上附帶的水分子填平了粗糙地表上的微小縫隙,使透射的光線增加、漫反射的光線減少,顯現(xiàn)出了深色。
魚缸旁邊為何會出現(xiàn)彩虹
在陽光明媚的午后,魚缸的水面常會折射出彩虹般的光芒,仿佛水中藏匿著一塊神奇的棱鏡。這一現(xiàn)象是光與水共同演繹的“視覺魔術(shù)”。
白光是復(fù)色光,由7 種不同顏色的單色光(紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫)組成。當(dāng)光線穿過水面時,不同波長的光因折射率差異而發(fā)生分離,這一過程被稱為“色散”。魚缸的曲面玻璃或水中懸浮的微小顆粒(如氣泡、灰塵)會加劇色散效應(yīng),使分散的彩色光線更易被肉眼捕捉,這讓魚缸周圍經(jīng)常出現(xiàn)彩虹的投影。
順便再多說一句,如果我們養(yǎng)魚時照顧不周、管理不善,也可能導(dǎo)致水面出現(xiàn)“彩虹色”的反光,細(xì)看會發(fā)現(xiàn)有一層油狀的薄膜。這層薄膜可能來源于魚飼料、魚的分泌物和排泄物,光線在這層膜的上、下表面反射后,會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)兩束反射光波的相位差滿足特定條件時,某些顏色的光會被增強,另一些則被抵消,形成斑斕的彩色條紋,這與肥皂泡表面的彩虹色原理如出一轍。
區(qū)區(qū)幾滴水,解決大問題
有些儀器、設(shè)備、藥品在運輸或存儲的時候,必須保持干燥,一旦進(jìn)水或受潮,就有損壞的風(fēng)險。然而,我們又怎么知道它們是否進(jìn)水、受潮了呢?用帶濕度傳感器的電子設(shè)備來監(jiān)控、押運人員全程陪同都是辦法,但是成本有點兒高,而靠水本身就能輕松解決這個問題。
原來,某些防水標(biāo)簽或用于檢測水分子的試紙,接觸水或置于潮濕環(huán)境后會變色,這并非簡單的潤濕現(xiàn)象,而是水觸發(fā)了分子層面的“化學(xué)開關(guān)”。
水是一種極性分子,也是極好的溶劑。當(dāng)離子化合物進(jìn)入水中,會在水分子的作用下發(fā)生解離,并與水分子發(fā)生水合反應(yīng)。以常見的氯化亞鈷(CoCl2)為例,在無水狀態(tài)下,CoCl2 呈現(xiàn)藍(lán)色,而遇水后,會發(fā)生水合反應(yīng),形成 CoCl2·6H2O(六水合氯化亞鈷),顏色就變成了粉紅色。
這一反應(yīng)是可逆的,當(dāng)我們把六水合氯化亞鈷烘干后,水分子脫離,顏色也會隨即恢復(fù)為藍(lán)色。如果配合其他成分,標(biāo)簽就能實現(xiàn)永久變色。而無水硫酸銅也會因為水分的存在,水合變成五水合硫酸銅,顏色也從白變藍(lán),起到指示作用。
還有些標(biāo)簽使用酸堿指示劑(如石蕊)。干燥時,標(biāo)簽涂層處于中性或無水環(huán)境;遇水后,水作為溶劑,溶解酸性或堿性物質(zhì),激活指示劑,則會引發(fā)顏色變化。此類標(biāo)簽廣泛用于藥品防潮、食品包裝密封性檢測等領(lǐng)域。
水本無色,卻有能力悄悄改變周圍事物的色彩。布料浸濕后顏色變深,魚缸折射出彩虹,標(biāo)簽遇水變色——這些常見現(xiàn)象的背后,則是水的種種理化性質(zhì)。