試してフシギ

透ける!透けない?紙の秘密(No.242)

透ける!透けない?紙の秘密 透ける!透けない?紙の秘密

実験監修:教育学博士 滝川洋二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

なんでだろう?

紙筒の中をライトで照らすと、モノクロのイラストがカラーに変身しました

そうなんだ!

カラーの絵は、紙の裏側に描いたものが透けて見えるのです。それではなぜ、中を明るくしたときだけ裏の絵が見えるのでしょう?
適度な厚みの紙は、入射する光の一部を反射し、一部を透過させるという性質があります。マジックミラーとよく似たはたらきです。紙の表側が明るいと、表側で反射する光が多く目に入ってくるので、表の絵だけが見えて裏の絵は透けて見えません。 紙の裏側が明るいと、裏から透過する光が多くなるので裏の絵が透けて見えます。また、表の絵も透過した光の乱反射によって眼に映ります。
このように紙が光を反射したり透過したりするのは、紙の構造自体に原因があります。一般の紙は、植物の細いせんいをからみ合わせ、薄く伸ばしてつくります。せんいどうしの間にはある程度すき間があるので、入射した光の一部は通り抜けることができるのです。

①B5サイズの無地のノート紙 1枚
②黒の鉛筆と色鉛筆
③懐中電灯
・定規
・はさみ
・セロハンテープ
筒部分で使用する絵
(図案PDFをダウンロードしてください)

実験で使用した材料の詳細

・無地のノート ショウワノート ジャポニカ学習帳 白無地 じゆうちょう
・無地のノート KOKUYO Campus W無地 ノ-13WN
・鉛筆 三菱鉛筆 UNI k(N)B
・色鉛筆 大創産業 色えんぴつ 12色入
・懐中電灯 ジェントス GENTOS 懐中電灯 DF-007DB
※実験材料の一例です。準備する際の参考にしてください。

[実験の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・必ず手順を読んでから工作・実験を行ってください。
・器具の取り扱いには十分注意し、けがをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    ノートの紙を図のように、筒部分とふた部分に切り分けます。

  • 2

    筒部分の表には黒い鉛筆で、裏には色鉛筆で絵を描きます。
    ※表と裏で絵の位置を合わせて描きましょう。

  • 3

    筒とふたを図のように組み立ててセロハンテープでとめます。

  • 4

    筒の下から懐中電灯で照らします。

実験を成功させるコツとヒント

・実験で使用する紙は、無地のノート紙が適しています。薄すぎると裏の絵が最初から透けて見え、厚すぎるとライトで照らしてもあまり透けて見えません。紙の種類や光の強さを変えて、見え方を比べてみるのもよいでしょう。

透けないから紙は実用的。
透けるから使い道が広がります。

紙が透けたり透けなかったりする性質は、人類にとって大変都合の良いものです。ノートや本の紙は薄いのに、普段使うときはほとんど透けないので、大量の情報をコンパクトに記録することができます。紙の発明以前に人類が記録に使っていた粘土板や木の板、獣の皮などと比べると、その便利さがよくわかります。 一方、透ける性質は、とくに日本で積極的に利用されてきました。その代表が障子(しょうじ)です。外界との境界をつくりながら光をよく通す障子は、優れた間仕切りです。一枚の紙が、近代以前では非常に貴重だったガラスと同じような役割を果たしていたのです。また、光を通しながら乱反射させる特徴は、日本の行灯(あんどん)や世界各地の紙ランタンに利用されています。

紙を透けさせない技術、透けさせる工夫

透ける紙と透けない紙は、どちらにもニーズがあります。薄くて透けにくい紙を使えば、印刷物を軽くコンパクトに仕上げたり、輸送費や送料を節約したりできます。また、透けにくい紙は、情報やプライバシーの保護にも必要です。紙を透けにくくするためには、一般的に紙のせんいのすき間を埋めて光を通りにくくする技術が使われます。紙を製造するときに、細かい粒状の物質を混ぜてせんいのすき間をふさぎます。
一方、透ける紙は、トレーシングペーパーや封筒の宛名の窓に利用されます。これらの紙は、せんいのすき間にロウや樹脂をしみ込ませています。紙のせんいの主な成分はセルロースであり、セルロース自体は光の透過率が高い物質です。そこで、せんいのすき間にセルロースと屈折率の近い物質をしみ込ませると、せんいの表面での反射が減少し、光がよく通るのです。No.241で紹介した原理ですね。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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