ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Новые загадки холестериков из "Жидкие кристаллы" Оказывается, и эти явления, подобно зависимости окраски холестерика от шага спирали, объясняются дифракцией света на периодической структуре холестерика. Однако для их объяснения и описания недостаточно использовать только соотношение Вульфа-Брег-га, а требуется привлечение более сложных формул. [c.77] Следует сказать еще об одном свойстве холестериков, которое не находит своего объяснения в простейшем теоретическом описании дифракции, приводящем к формуле Вульфа-Брегга (4). Речь идйт о том, что ссг ласно формуле (4) дифракция света фиксированной ча-соты (й (фиксированной длины волны Я) имеет место при строго определенном угле , определяемом формулой (4). Если же угол падения света фиксирован, то та же формула (4) приводит к выводу, что дифракция света должна иметь место для строго фиксированной частоты ш. Опыт же показывает, что при фиксированной частоте дифракция света в холестерике происходит в некотором интервале углов Д0 в окрестности угла 0, определяемого формулой (4). Аналогично при фиксированном угле 0 дифракция света происходит в интервале частот Ди в окрестности ю. [c.77] Аналогичное вращение вектора поля происходит и в пространстве. Если фиксировать время и следить за поведением конца вектора поля в электромагнитной волне, то окажется, что конец вектора описывает полный поворот при перемещении вдоль направления распространения света ровно на длину волны с правым и левым вращением для правой и левой круговых поляризаций соответственно. Это значит, что мгновенное распределение поля в пространстве представляет собой левую спираль для левой и правую — для правой круговых поляризаций. [c.79] Описание круговых поляризаций делает понятным различие во взаимодействиях света различных круговых поляризаций с холестериком. Действительно, если длина волны света совпадает с шагом холестерической спирали, то структура поля для одной круговой поляризации (той, для которой направление вращения поля совпадает с направлением вращения в холестерической спирали) оказывается согласованной со структурой холестерика, а для другой круговой поляризации резко отличается от этой структуры. В результате свет одной согласованной круговой поляризации испытывает дифракцию в холестерике и отражается от него, а свет другой круговой поляризации дифракции не испытывает и проходит через холестерик, не ослабляясь. [c.79] Другое отличие состоит в том, что в холестерике в области селективного рассеяния существуют две собственные волны с дифрагирующей круговой поляризацией. Одно из отличий этих волн заключается в том, что они обладают различными фазовыми скоростями. Это и приводит к тому, что величина удельного вращения и даже направления вращения зависит в холестерике от частоты света. Дело в том, что при падении на него света извне в холестерике возбуждаются обе собственные волны дифрагирующей круговой поляризации. Однако в зависимости от частоты происходит изменение соотношения амплитуд возбуждаемых собственных волн, так, что с одной стороны области селективного отражения возбуждается преимущественно одна собственная волна, например, медленная, а с другой стороны области селективного отражения — другая, быстрая. [c.80] Для читателей, знакомых с дифракцией на кристаллах рентгеновских лучей, можно добавить, что исчезновение поглощения света в холестерике является аналогом известного в дифракции рентгеновских лучей эффекта Бормана. Последний, как известно, состоит в подавлении поглощения рентгеновских лучей в условиях дифракции и также связан с образованием в кристалле из двух плоских волн конфигурации поля рентгеновских лучей, которая не испытывает поглощения. [c.82] Голубая фаза — загадка, которой сто лет. Еще в начале века уже упоминавшийся ранее немецкий ученый Леман обнаружил, что в узком температурном интервале (порядка 1°) вблизи точки перехода изотропная жидкость — холестерик некоторые вещества обладают промежуточной фазой, отличной от изотропной жидкости и от холестерической фазы [3]. Впоследствии наблюдения Лемана подтверждали многие исследователи и, в частности, английский исследователь Грей, который дал название этому промежуточному состоянию голубая фаза . [c.85] Изложенные факты позволяют считать твердо установленным высказанное еще Леманом предположение, что голубая фаза представляет собой новую разновидность жидких кристаллов и не является просто специфической текстурой холестериков. То, что потребовалось столь долгое время для признания голубой фазы как самостоятельного фазового состояния жидких кристаллов, является следствием необычных физических свойств этого состояния, в частности, того, что оно термодинамически стабильно в очень узком температурном интервале порядка 0,5—1 градуса, однако может быть переохлаждено на несколько градусов ниже температуры фазового перехода. Более того, есть основания считать по калориметрическим и оптическим измерениям, что в пределах этого узкого интервала термодинамической устойчивости осуществляется фазовый переход между тремя различными и термодинамически устойчивыми фазами. [c.86] Характер молекулярного упорядочения в голубой фазе нельзя считать еще окончательно установленным. Обсуждается несколько различных возможностей, однако проводимые в настоящее время интенсивные экспериментальные и теоретические исследования дают основание надеяться, что в ближайшее время загадка голубой фазы будет решена. Здесь же стоит подчеркнуть, что независимо от того, какая (или какие) из обсуждаемых возможностей структуры голубой фазы реализуются в природе, голубая фаза дает пример необычно интересного и весьма сложного структурного состояния, изучение физики которого интересно с точки зрения самых общих позиций и значение полученных здесь результатов оказывается шире собственно проблемы жидких кристаллов как таковой. [c.86] ЦИЯ директора подобна конфигурации в обычной холестерической фазе (рис. 25). [c.87] Предположения о структуре голубой фазы подтверждаются и другими оптическими измерениями. В частотных зависимостях пропускания света образцами для голубых фаз проявляется наличие нескольких порядков брегговских отражений в виде минимумов пропускания для определенных частот. Интересный вывод делаетсм в связи с наблюдаемой температурной зависимостью линейных размеров элементарной ячейки голубой фазы. Для нее размеры элементарной ячейки убывают с ростом температуры. [c.87] Поскольку соответствующая структура образована дефектами в поле параметра порядка (директора), то это наблюдаемое уменьшение параметров решетки с повышением температуры заслуживает особого внимания. Такое температурное поведение размеров решетки ее сжатие, а не расширение, как в обычных кристаллах, при повышении температуры согласуется с поведением решетки дефектов, известной для твердотельных объектов. Оказывается, что решетка дефектов в отличие от обычных кристаллических решеток должна испытывать температурное сжатие, а не расширение при повышении температуры. [c.87] Вернуться к основной статье