Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ярив А. -> "Оптические волны в кристаллах" -> 75

Оптические волны в кристаллах - Ярив А.

Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах — М.: Мир, 1987. — 616 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskievolnivkristalah1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 69 70 71 72 73 74 < 75 > 76 77 78 79 80 81 .. 168 >> Следующая


7.7. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

Жидкие кристаллы по определению представляют собой жидкости, которые имеют упорядоченное расположение молекул. Они образуются при некоторых условиях в органических веществах, у которых молекулы являются резко анизометрическими, т. е. имеют удлиненную (сигарообразную) или плоскую (дископодобную) форму. Вследствие упорядоченности анизометрических молекул их механические, магнитные и оптические свойства становятся анизотропными. Хорошим примером жидких кристаллов является /J-метокси-бензилиден-р' -п-бутил анилин (МББА), который проявляет жидкокристаллическую фазу простейшего типа (нематического) в температурном диапазоне 21—47 0C. Существуют три фазы жидких кристаллов, структуры которых изображены на рис. 7.13. Рис. 7.13, а иллюстрирует нематическую фазу, в которой существует дальний порядок ориентации осей молекул, а центры молекул распределены хаотически. На рис. 7.13, б показана смектическая фаза, в которой существуют как одномерный трансляционный порядок, так и ори-ентационный порядок, а рис. 7.13, в иллюстрирует холестерическую фазу, в которой также имеется ориентационный порядок, но моле- Электрооптические устройства

287

б

кулы ориентированы рядами, причем в каждом ряду молекулы закручены на определенный угол. Смектические жидкие кристаллы по структуре наиболее близки к твердым кристаллам. Интересно заметить, что в веществах, находящихся как в нематической, так и в смектической фазах, изменение фаз с ростом температуры происходит в следующей последовательности: твердый кристалл — смекти- і 288

Глава 5

ческий жидкий кристалл — нематический жидкий кристалл — изотропная жидкость. Несмотря на то что высшая степень упорядочения свойственна смектикам, в электрооптических приложениях наибольшее число применений находят нематики и холестерики.

Благодаря ориентационной упорядоченности анизометрических молекул смектики и нематики являются одноосно симметричными жидкими кристаллами, причем их оптическая ось параллельна осям молекул. Оптическая ось холестерических жидких кристаллов определяется лишь локально. Анизотропия показателя преломления характеризуется величиной An = пе — п0. Во всех известных немати-ках и смектиках An > 0. Анизотропия диэлектрической проницаемости Де = е и — ? х жидких кристаллов может быть либо положительной (вплоть до ~ +ISe0), либо отрицательной (до — 2е0). Через ?ц и ех мы обозначили диэлектрические проницаемости для электрического поля, соответственно параллельного и перпендикулярного оптической оси (называемой также директором). Положительной величиной Де характеризуются молекулы с продольным дипольным моментом. Именно параметр Де (его знак и величина) является наиболее важным при определении того, как жидкий кристалл будет реагировать на приложенное электрическое поле.

В жидких кристаллах наблюдается много электрооптических эффектов. Большинство из них состоит в том, что оптические свойства жидких кристаллов изменяются в присутствии внешнего электрического поля. У молекул жидких кристаллов была обнаружена тенденция поворачиваться таким образом, чтобы максимум диэлектрической проницаемости имел место в направлении внешнего электрического поля. Поскольку сам жидкий кристалл весьма анизотропен, любое изменение в его структуре легко обнаружить оптическими средствами. В жидком кристалле постоянная времени переориентации молекул имеет величину порядка Ю-3 с и зависит от вязкости.

Ниже мы обсудим кратко и в основном качественно различные электрооптические эффекты в жидких кристаллах.

7.7.1 - ЭФФЕКТ ОРИЕНТАЦИИ

В нематических жидких кристаллах при наложении электрического поля оптическая ось может переориентироваться. Рассмотрим сначала случай, когда е|( > El (Де > 0). Пусть вначале оптическая ось была ориентирована вдоль оси z. Если приложить внешнее электрическое поле перпендикулярно оси z, то оптическая ось стремится установиться вдоль направления поля. Пусть в — угол между опти- Электрооптические устройства

289

ческой осью и осью Z. В соответствии с (4.6.4) необыкновенный показатель преломления для света, распространяющегося параллельно электрическому полю, дается выражением

1 cos20 . Sin2A

п]{в) п20

(7.7.1)

необыкновенный и обыкновенный показатели преломления соответственно. Угол в зависит от напряженности электрического поля. В сильных электрических полях в обращается в нуль и двулучепреломление [пе(в) — иJ исчезает. При снятии электрического поля угол в становится равным 90° и снова возникает двулучепреломление.

В случае когда ?ц < є L (Де < 0) и оптическая ось первоначально ориентирована вдоль оси z, внешнее электрическое поле должно быть приложено также вдоль оси z. Оптическая ось стремится изменить свое направление таким образом, чтобы быть перпендикулярной приложенному электрическому полю и иметь определенное направление (вдоль оси х или у) в зависимости от направления действия дополнительного возмущения (например, магнитного поля или физико-химической обработки электродов).

Предыдущая << 1 .. 69 70 71 72 73 74 < 75 > 76 77 78 79 80 81 .. 168 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed