Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
вокруг перпендикуляра к поверхности раздела между слоями (рис. 89).
Кроме смектиков А, В и С существуют также смектики других типов (Н, D, Е,
...), которые здесь не рассматриваются.
Нематики. Они не обладают пространственной упорядоченностью. Анизотропия
их свойств возникает из-за ориентационной упорядоченности их длинных
молекул (рис. 90), а ддльний порядок в расположении центров масс молекул
отсутствует, как это характерно для бинарной функции распределения
жидкости. Выделенным направлением служит линия ориентации молекул
нематика. Эта линия является осью симметрии свойств нематика, причем оба
направления вдоль линии являются эквивалентными. Если молекулы обладают
дипольным моментом, то ориентация диполей в обоих направле-
87
87. Структура смектика типа А Молекулы в слоях жидкости ориентированы в
среднем нормально к поверхности слоев
88. Структура смектика типа С Молекулы в слоях жидкости ориентированы под
углом к поверхности слоев
§ 36. Структура жидкостей. Жидкие кристаллы 283
89
90
ниях равновероятна: дипольные моменты одной половины молекул
ориентированы в одном направлении, а у другой половины - в
противоположном. Поэтому в оптическом отношении нематик является
одноосным кристаллом, причем оптическая ось совпадает с выделенным
направлением. Нематики встречаются лишь среди веществ, у которых правые и
левые формы молекул совпадают. Если, они различны, то присутствуют в
одинаковом количестве (рацемическая система).
Холестерики. Если в нематике создать избыток правых или левых молекул, то
структура нематической фазы искажается, а именно появляется спиральное
искажение. Оно наблюдается, в частности, у чистого эфира холестерина.
Поэтому возникающая при этом спиральная фаза называется холестерической.
Распределение центров масс молекул при этом, так же как и в нематической
фазе, не обнаруживает дальнего порядка, а локальные свойства в каждой
области характеризуются направлением ориентации молекул в ней. Однако в
отличие от нематиков при переходе от одной области к другой направление
преимущественного ориентирования молекул изменяется, в результате чего
возникает спиральная структура (рис. 91). Спирали могут быть как правого,
так и левого вращения в зависимости от того, какие молекулы присутствуют
в избытке. Ясно, что холестерики могут существовать лишь у веществ,
правые и левые формы молекул которых различны и присутствуют в разных
пропорциях (нерацемические системы).
Свойства и применение жидких кристаллов. Жидкие кристаллы обладают очень
важными оптическими свойствами, которые обеспечили их многочисленное
применение и большой интерес к их изучению. Как нематики, так й смектики
типа А являются одноосными кристаллами, свойства которых легко и в
широких пределах
89. Прецессия осей молекул в смектике типа С с оптически активными
молекулами при переходе от слоя к слою
90 Ориентационная упорядоченность молекул в нематиках
§ Жидкие кристаллы обладают многими оптическими, элект-
рическими, магнитными и другими свойствами, характерными для кристалла, и
в то же время сохраняют многие механические свойства, характерные для
жидкости, например свойство текучести.
О 1. Какова.интерпретация физического смысла парной функции
распределения ?
2. В каких физических явлениях и чем проявляется наличие структуры в
строении жидкостей?
3. Какие главные механизмы образования анизотропии свойств сосуществуют у
жидких кристаллов?
284 4. Газы с межмолекулярным взаимодействием и жидкости
изменяются внешними воздействиями. Это открывает широкие возможности
управления световыми потоками с помощью жидких кристаллов.
Холестерики вследствие спиральной периодичности их структуры проявляют
дифракционные свойства в видимой части спектра. Поскольку шаг спирали
изменяется под влиянием внешних воздействий, например температуры, то с
помощью этих внешних воздействий также можно управлять световым потоком.
На свойства жидких кристаллов большое влияние Указывают электрические и
магнитные поля. Изучение этих 91. к пояснению структуры хо-влияний
является в настоящее время предметом интен- лестерика сивных научных
исследований, а получаемые результаты используются в практике. Широко
известны цифровые указатели на жидких кристаллах, дисплеи. Разработан
метод визуализации изображений в ультрафиолетовом излучении. Большими
преимуществами жидкокристаллических пленок являются их сравнительная
дешевизна и малая величина используемых мощностей и электрических
напряжений.
§37. Жидкие растворы 285
§ 37 Жидкие растворы
Рассматриваются физическая картина процесса растворения и его основные
количественные характеристики. Обсуждается зависимость растворимости от
давления и температуры. Приводятся диаграммы состояния раствора.
Определение. Жидкими растворами называется молекулярная смесь двух или
нескольких веществ, находящихся в жидком состоянии. Если одно из веществ
присутствует в растворе в значительно большем количестве, чем другие, то
