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 — |
1 |
3 — преломленный
N
3
Тически [1] коэффициент отражения для света, поляризованного в плоскости поверхности, выражается следующим образом:
Sin (г —і) sin (/--1-І) |
И для света, поляризованного под углом к поверхности: |
(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
1,0 |
Рис. 14.2. Зависимость Rs и Rp от угла падения света (л2=1,5)
1.0 1,5 2,0 Рис. 14.3. Увеличение зеркального отражения с ростом отношения показателей Преломления |
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.