ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИ АЛ Ы И ПОКРЫТИЯ

ФИЗИКА ОТРАЖЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ПОКРЫТИЕ/ВОЗДУХ 14.2.1. Плоские поверхности

Когда луч света достигает поверхности раздела двух материа­лов с различной оптической плотностью, часть света отражается, а остаток распространяется во втором материале с изменением направления (рефракция) (рис. 14.1). Количество отраженного света зависит от показателей преломления двух сред и от угла па­дения пучка света. Количественное определение отражения ослож­няется тем, что поляризованный в плоскости поверхности свет отражается легче, чем свет, поляризованный перпендикулярно. Это в какой-то степени аналогично тому, что плоский камень, брошен­ный горизонтально над водой, будет отскакивать от воды, но будет тонуть, если его длинная ось расположена вертикально. Матема-

Рис. 14.1. Отражение и преломление на поверхности раздела воздух/покрытие:

У__ падающий свет; 2 — отраженный,

3 — преломленный

N

3

Тически [1] коэффициент отражения для света, поляризованного в плоскости поверхности, выражается следующим образом:

(14.1)

(14.2)

Где і — угол отражения, г — угол преломления.

На рис. 14.2 показана зависимость Rp и Rs от угла падения света при показателе преломления второго материала п2 = 1,5 (значение, типичное для красок).

Для неполяризованного света коэффициент отражения имеет среднее значение между Rs и Rp и возрастает линейно, при п2 = 1,5 от 0,04 (4%) при перпендикулярном падении света до 1 (100%) при скольжении света по поверхности (і — 90°).

Из уравнений (14.1) и (14.2) представляют интерес два след­ствия. Во-первых, при г + / = 90°, tg(r + Z) становится бесконечным и Rp = 0, а это означает, что отраженный свет полностью поляризо­ван в плоскости поверхности. При r + *' = 90°, sin г — cos і и из урав­нения Снелла n = sin t/sin г = tg г. Это основа углового метода Брюстера для определения показателя преломления, в котором определяется угол падения света, при котором отраженный луч может полностью отсекаться путем использования поворотного поляризующего фильтра. Методика требует высокоточной аппара­туры и может использоваться для определения показателя пре­ломления черного стекла (используемого как стандарт при изме­рении блеска) или лаковых пленок на черном стекле, а также (с не­которым снижением точности) для пленок с высоким блеском.

Угол падения

Рис. 14.2. Зависимость Rs и Rp от угла падения света (л2=1,5)

Во-вторых, при / = 0 коэффициент отражения уменьшается по формуле:

(14.3)

Где /її и п-2 — показатели преломления первого и второго материалов.

На рис. 14.3 показано, как возрастает R с увеличением отноше­ния П2/п в диапазоне от 1,2 до 2,0. Как будет показано в дальней­шем, интенсивность зеркального отражения резко возрастает с увеличением показателя преломления, т. е. более интенсивное отражение происходит от покрытий на основе смол с высоким по­казателем преломления (например фенольных смол), и менее ин­тенсивное — в случае смол с низким п (например ПВА). Эти заме­чания очень важны как для практической работы с блескомера - ми, так и для составления рецептур красок для покрытий с высоким блеском на их основе.