Переход Фредерикса

Фиг. 3.13. Переход Фредерикса в слое нематика в магнитном поле Н.

Фиг. 3.14. а — последовательные стадии перехода Фредерикса, наблюдаемые в различных точках слоя б — типичная зависимость измерений эффективной диэлектрической проницаемости е от поля в переходах Фредерикса для случая 1 или 5. [c.104]

Можно строго показать, что переход Фредерикса является фазовым переходом второго рода, т. е. что искажения непосредственно выше критического поля малы ). Имея это в виду, для трех случаев, изображенных па фиг. 3.13, критическое поле Яс можно вычислить с помощью простых рассуждений. Исходя из неискаженного состояния (п = По), рассмотрим небольшое отклонение [c.107]

Как и при переходе Фредерикса, эта неустойчивость вначале возникает для фурье-компоненты бпд с волновым вектором q = nid. Для этой компоненты после интегрирования свободная энергия равна [c.110]

Электрический переход Фредерикса является причиной целого ряда оптических явлений, важных для практического использования. Поэтому в последние годы его интенсивно изучают. Наиболее важные теоретические и экспериментальные результаты см. в работах [94 —99 ].— Прим. ред. [c.115]

Стенки, связанные с переходом Фредерикса [c.173]

Переходы Фредерикса обсуждались в разд. 3.2. Во всех этих переходах мы рассматриваем монодоменный нематик, прикладываем к нему поле, перпендикулярное оптической оси, и в поле выше определенного критического значения Не наблюдаем иска- [c.173]

С точки зрения общей теории фазовых переходов расходимость X при Н Не представляется естественной. Переход Фредерикса — это переход второго рода, а вблизи обычного перехода второго рода корреляционная длина расходится [24]. На фото 8, а показано увеличение размера стенки при Я -> Не- [c.174]

Другой тип переходов Фредерикса представляет интерес с точки зрения образования плавных дефектов. Он наблюдается в веществах с отрицательной диэлектрической анизотропией, имеющих гомеотропную текстуру и подверженных действию поля, [c.177]

Чтобы пояснить основные динамические черты яв.дения, ограничимся переходом Фредерикса типа 2, т. е. деформацией чистого кручения (фиг. 3.13). Этот случай на самом деле не удобен для измерения переноса поперек слоя, ио удобен с педагогической точки зрения, поскольку, как уже упоминалось, здесь отсутствует гидродинамический ноток молекулы вращаются без какого-либо поступательного движения, и это значительно упрощает анализ, основанный на уравнениях Лесли. Мы предположим также, что максима.льное поле только немного больше критического [c.216]

Обсудим неустойчивости, которые могут возникать в нематиках других классов. Для простоты будем предполагать, что во всех случаях в слабых полях Е направление легкого ориентирования, налагаемое стенками, совпадает с направлением ориентирования, определяемым электрическим полем. Это позволяет избежать дальнейших усложнений, обусловленных переходом Фредерикса в поле Е. Рассмотрим, например, образец типа (++) (фиг. 5.8, б). Здесь в первоначальном состоянии молекулы перпендикулярны слою и флуктуации, которые могут привести к локальному накоплению заряда, представляют собой продольный изгиб. Однако видно, что электрический момент в точке В теперь стремится стабилизировать структуру. Для нахождения гидродинамического момента заметим, что в точке В линии потока почти параллельны молекулам. Как пояснялось в разд. 5.2, гидродинамический момент кручения в этом случае очень мал. Другими словами, параметр X — —близок к единице и момент пропорционален X — 1. В точках выше или ниже В имеются некоторые гидродинамические моменты кручения, но их знаки зависят от деталей структуры. Таким образом, в этом случае имеется толь-ко (Два больших момента (упругий и электрический), и оба они [c.230]

Переходы Фредерикса в магнитном поле 52 [c.370]

При несимметричных граничных условиях, например, планарных на одной подложке и гомеотропных на другой, при расчете зависимости переориентации ЖК от времени обязательно надо учитывать так называемую поверхностную вязкость ЖК [55]. Не останавливаясь в настоящем обзоре подробнее на этой проблеме, отошлем читателей к работам [56-58]. Размерность поверхностной вязкости соответствует произведению вязкости на характерную длину (толщина ячейки или пристеночного слоя). В [55] оценка поверхностной вязкости дает величину 2,7-10 Нсм . Неучет этой вязкости приводит к двадцатикратному рассогласованию значений поверхностной энергии, полученных из исследований статики и динамики перехода Фредерикса. [c.34]

Ошибка измерения 71 таким методом составляет около 6 % и определяется не только неточностью регистрации, но и определением величины Ха по изменению порогового напряжения 11р перехода Фредерикса в магнитном поле [107], а также аппроксимацией температурной зависимости Ха температурной зависимостью двулучепреломления Ап. [c.53]

Если к слою ЖК, помешенному между двумя подложками, приложить извне магнитное или электрическое поле, то в зависимости от граничных условий на подложках, величины и знака диамагнитной или диэлектрической проницаемости происходит деформация, характеризующаяся переориентацией директора. Этот эффект назван по фамилии, впервые наблюдавшего его В.К. Фредерикса [108]. Подробное описание перехода Фредерикса содержится в [1, 109]. Практически важными и удобными для экспериментального наблюдения являются три частных случая, различающихся ориентацией директора и внешнего поля относительно подложек (рис. 2.4.1). Деформации, возникающие после приложения к слою магнитного или электрического поля, напряженность которого превышает некоторую критическую величину — пороговую напряженность Щ или Ер — и /Ь (Ь — толщина слоя), называются деформациями поперечного изгиба кручения и продольного изгиба или, согласно терминологии [1], 8-, Т-, Б-эффектами. Пороговая напряженность Нр (или пороговое напряжение 11р), задаются соотношениями [c.53]

Здесь Ха или а — анизотропия диамагнитной или диэлектрической проницаемости, Кц — модули упругости Фрэнка Ки = Кц для 5 -эффек-та, Кц = К22 для Т-эффекта и К и = К33 для 5-эффекта. При исследовании динамики перехода Фредерикса можно измерить вращательную вязкость 71. В этом случае измеряется, как правило, вязкоупругое отношение НЖК, для чего необходимо знать значение соответствующего коэффициента упругости, который, впрочем, может быть измерен в том же образце. [c.53]

Переориентация ЖК может также быть осуществлена только полем световой волны. Если поляризованный световой пучок распространяется в ЖК ячейке параллельно направлению директора, то при значении интенсивности света I, превышающей пороговое значение для оптического перехода Фредерикса /р, на выходе ячейки возникает нелинейная разность фаз. Динамика изменения фазового сдвига Ф t) при / > /р рассмотрена в [128], а в [129] описан метод измерения вязкоупругого отношения Кзз/щ с помощью оптического перехода Фредерикса. Временная зависимость Ф ( ) описывается соотношением [c.64]

На рис. 2.5.9 показано, в каких диапазонах углов рассеяния реализуется та или иная мода [142]. Подставляя в найденные значения вязкоупругих отношений значения констант упругости, полученные из порога перехода Фредерикса, можно определить и сами значения вращательной вязкости. [c.73]

Рис. 2.5.16. Температурная зависимость вращательной вязкости 71, измеренная методом вращающегося магнитного поля (о), светорассеяния (А) и по релаксации оптического отклика перехода Фредерикса (+) [153]

Анализ рассмотренных в настоящей главе методов показывает, что для постановки эксперимента очень важно правильно определить граничные условия, скорость течения или вращения ЖК, подобрать необходимую величину внешнего поля, выбрать подходящие датчики сигналов. Наиболее богатую информацию по всем коэффициентам дает метод сдвигового течения, требующий, однако, большого количества исследуемого вещества. Полный набор коэффициентов вязкости можно получить при использовании метода светорассеяния на флуктуациях директора. Для эксперимента нужно минимальное количество вещества и в то же время специальная аппаратура. Простотой при малом количестве ЖК для измерений отличается метод исследования релаксации перехода Фредерикса. [c.77]

Г]в 71 - 1/ 2 Коэффициент вязкости деформации продольного изгиба Динамика перехода Фредерикса Рассеяние света на термических флуктуациях директора [c.78]

Переход Фредерикса в нематических жидких кристаллах [c.303]

После этого отступления по поводу влияния электрического поля приступим к изучению влияния флуктуаций магнитного поля на нематический слой и определим, каким образом это влияние видоизменяет переход Фредерикса. Внешний параметр, как уже говорилось, входит в данную задачу нелинейно — в (8.179) фигурирует квадрат магнитного поля. Поэтому здесь можно применить теоретические методы, развитые в предыдущем разделе. Ограничимся рассмотрением внешних флуктуаций не очень большой амплитуды (этот вопрос мы обсудим ниже). В этом случае остаются справедливыми те допущения, которые привели нас к уравнению (8.185), которое и будет служить в качестве отправной точки при изучении влияния внешнего шума на переход Фредерикса. По причинам, разъясненным ранее, мы снова представляем внешний шум ОУ-процессом. Тогда, перенормируя время и вводя [c.307]

Переход Фредерикса характеризуется тем фактом, что 0т = = 0 является критической точкой, т. е. тройным корнем уравнения (8.192). Это имеет место при [c.309]

Теоретические модели, использованные этими двумя группами, сове]>шенно различны и будут рассмотрены отдельно. Электрогидродинамическое описание переходов в нематических кристаллах довольно сложно, поскольку они являются анизотропными жидкостями. Каи и др. утверждают, что в непосредственной окрестности критической точки потоками можно пренебречь. Ситуация тогда аналогична переходу Фредерикса, индуцированному электрическим полем. Оставляя лишь низшую пространственную моду [c.312]

С1У." при е уТ ) = 9,92В. Однако, как показывает анализ результатов ), увеличение кх не может полностью объяснить увеличение порогового значения напряжения. Этот факт важен в свете нашего анализа перехода Фредерикса. Мы обнаружили, что здесь существенную роль играет второй механизм, который [c.313]

Дюбуа-Виопет и де Жен рассмотрели случаи, когда дальнодействующие силы стремятся установить гомеотропную ориентацию, а короткодействующие (иа границе твердое тело — нематик) — плоскую. При этом должны наблюдаться переходы, на.эпанные. локальными переходами Фредерикса, между плоской и кон1гческой, а также конической и гомеотропной конфигурациями [83 ].— При.ч. ред. [c.91]

Рассмотренпе перехода Фредерикса как фазового перехода второго рода см. в работе [86 ].— Прим. ред. [c.107]

Электрический аналог перехода Фредерикса был известен со времен опытов Фредерикса и Цветкова. Недавно эксперименты и детальные теоретические вычисления провели Грулер и Мейер [c.115]

Фиг. 4.13. Вырожденный переход Фредерикса в поле Е с гомеотропными граничными условиями и отрицательной диэлектрической аш130тр0пией е,ч < -С О (предполагается, что никаких электрогидродинамических эффектов нет). Выше порогового поля молекулы выстраиваются в некотором направлешш с в плосио-сти слоя, а — вид сбоку б — упорядочение направлений, видимое наблюдателем сквозь

Следить за мгновенным искажением нематика можно оптическими методами и.чи изучая различные типы явлений переноса. Нанример. отметим измерения теилопроводности как метод исследования статических искажений. Оказывается, что эти измерения могут служить адекватным способом исследования динамики перехода Фредерикса по следующим соображениям тепловая инерция термопары может быть сделана очень малой, если использовать напыленные металлические пленки, в то время как внутренние временные задержки, связанные с распространением тепла в пленках нематика, будут порядка где й — толщина, а — температуропроводность (отношение теплопроводности к удельной теплоемкости). С другой стороны, как мы увидим, постоянная времени, связанная с исследуемыми ориентационными эффектами, порядка где т] — средняя вязкость, а К — упругая постоянная Франка. Температуропроводность оказывается по крайней мере в 10 раз больше, че.м коэффициент ориентационной диффузии К ц. Таким образом, тепловая инерция пренебрежимо мала. Динамические эксперименты такого типа были проведены недавно Гиопом и Перанским и теоретически разработаны Бро-шаром [50]. [c.216]

Если Н перпендикулярно п.поскости симметрии (вдоль у), то при некотором по.пе Не, обратно пропорциональном толщине образца, должен возникнуть обычный переход Фредерикса. Значение Яс дает информацию о коэффициентах Заупе, определенных уравнением (7.70). [c.370]

Предпереходные аномалии ЬК недавно были измерены различными группами как с помощью переходов Фредерикса, так и с помощью рассеяния света [82]. Результаты можно описать с помощью степенной функции (Т — Т т У . Теория самосогласован- [c.385]

Для организаций и групп, использующих ЖК материалы в практических целях, можно применять простые вискозиметры типа Оствальда или Хааке для оценки величины кинематиче ской или динамической вязкости и релаксации перехода Фредерикса в планарно ориентированных ячейках для оценки вращательной вязкости. [c.79]

Поскольку диэлектрическая постоянная сильно анизотропна, то переход Фредерикса в нематике может быть также индуцирован приложением поперечного по отношению к слою электрического поля. Однако по сравнению со случаем магнитного поля в этом случае возникают два усложнения. Во-первых, электрическое поле в общем случае не однородно поперек слоя. Искажение нематического слоя приводит к появлению г-компоненты электрического поля E z), Лишь в пределе малых искажений, т. е. вблизи порога, поле E z) почти постоянно. Таким образом, в случае электрического поля, напряженность которого лишь незначительно отличается от пороговой, задача оказывается полностью аналогичной случаю магнитного поля и может быть описана уравнением, аналогичным (8.185). Чтобы выйти за пределы припороговой области, следует учесть неоднородность поля E z) и, кроме того, отличие случаев проводящего и диэлектрического нематиков. В первом случае переход Фредерикса может стать переходом первого рода с гистерезисом [8.22]. Ситуация еще более осложняется тем обстоятельством, что в этом случае могут происходить неустойчивости, индуцированные проводимостью [8.21]. [c.307]

Две японские группы [8.25, 26] провели эксперименты по изучению так называемых электрогидродинамических переходов в нематиках. Эти переходы, хотя и имеют некоторые общие черты с переходом Фредерикса, представляют собой боЬее сложные явления, поскольку в них возникают потоки вещества. В этом смысле они аналогичны хорошо известной проблеме Р -лея — Бенара в тонком жидком слое, нагреваемом снизу [8.27—34]. [c.311]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология