3 Fizyka ciekłych kryształów opracowanie liquid crystals.doc

(16237 KB) Pobierz
Wykład 7

Wykład 7

Rys. 1 gdzie delta epsilon jest anizotropią dielektryczną dla niskich I wysokich częstości

Typowe częstotliwości: 100Hz i 2.5KHz

Rys. 2 właściwości popularnych nematyków

W ciekłych kryształach: duża wartość przenikalności elektrycznej. Ciekłe kryształy mogą mieć zarówno małą jak i dużą lepkość, to samo z dwójłomnością. Mogą być polimeryzowane lub nie.

WAŻNE!!Rys. 3. Formalizm metody macierzy Jones’a do obliczania stanów polaryzacji światła.

Metoda stosuje się do światła całkowicie spolaryzowanego i monochromatycznego. Metoda macierzy Stokes’a opisuje również stany światłą częściowo depolaryzowanego.

 

Jeśli wiązka światła przechodzi przez n elementów optycznych opisanych macierzami Jones’a M1, M2, … Mn, wtedy polaryzacja wiązki wychodzącej z układu obliczana jest z iloczynu tych macierzy i stanu polaryzacji wiązki padającej na układ:

 

Jout=Mn*M2*M1*Jin

 

Macierze Jonesa nadają Siudo wszystkich eksperymentów z ciekłymi kryształami, jeżeli używamy światła laserowego.

Rys.4. Unormowane wektory Jones’a odpowiadające stanom polaryzacji.

Rys. 5. Macierze Jones’a dla niektórych elementów optycznych

Polaryzator w kierunku x -> macierz [1 0; 0 0]

Polaryzator w kierunku y -> macierz [0 0; 0 1]

Polaryzator 45* -> macierz 1/sqrt(2) [1 1; 1 1]

Polaryzator -45* -> macierz 1/sqrt(2) [1 -1; -1 1]

 

Płytka fazowa (retardacyjna; retardacja – opóźnienie). Ma dwie osie – szybką i wolną (wolna – współczynnik załamania jest większy). Macierz: [e^(i*fix) 0; 0 e^(i*fiy)]

 

Płytka ćwierćfalowa – szybka oś jest ustawiona w kierunku x. Macierz: e^(i*pi/4) [1 0; 0 -1]

 

Żeby płytka była ćwierćfalowa – musi być wyszlifowana na grubość d, która jest dopasowana do danej długości fali.

 

Są różne odmiany płytek – 0 rząd najlepsze, ale też najdroższe, zeszlifowane na grubość lambda/4. Kolejne rzędy są zeszlifowane na n*lambda/4.

 

Płytka ćwierćfalowa z polaryzacji liniowej robi polaryzację kołową. W zależności od tego jak polaryzacja liniowa ustawiona jest do szybkiej osi, polimeryzacja może być lewo bądź prawoskrętna.

 

Płytka ćwierćfalowa z szybką osią w kierunku y – macierz e^(i*pi/4) [1 0; 0 -1]

 

Płytka półfalowa z szybką osią w kierunku x – macierz e^(i*pi/2) [1 0; 0 -1]

 

              Jeżeli na płytkę półfalową padnie światło o polaryzacji liniowej, to skręci polaryzację o 90*

 

Płytka półfalowa z szybką osią w kierunku y – macierz e^(i*pi/2) [1 0; 0 -1]

 

Rotator: kąt beta – macierz [cos(beta) sin(beta); -sin(beta) cos(beta)]

 

 

 

 

Rys. 6. Metoda macierzy Jones’a

Na kolokwium może być zadanie typu: podany wektor i obliczyć co było po drugiej stronie na podstawie wzorów z tego rysunku.

Rys. 7. Niech  ns i nf będą współczynnikami załamania związanymi z osiami szybką i wolną.

Rys. 8. Jones matrices for uniform liquid crystal textures (normal incidence)

Komórka hybrydowa: jedna strona jest planarna, a druga homeotropowa.

a* - a sprzężone

Rys. 9.  ­­Przypadek gdy ciekły kryształ absorbuje światło

Rys. 10. Fig. 2.1.1. Index ellipsoids

Rys. 11. Rysunek polaryzacja liniowa -> kołowa

 

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

Smektyki, kryształy plastyczne i cholesteryki

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

Rys. 1. Struktury ciekłych kryształów

Rys. 2. Mezofazysmektyczne

 

Smektyk – z greckiego „mydło”.

 

Jeżeli pojawią się refleksy na rentgenografie, to znaczy że są fazy smektyczne.

Rys. 3. Fazy smektyczne

 

 

 

 

 

 

Rys. 4. Schemat powstawania fazy smektycznej

Rys. 5. Wiele związków wykazuje istnienie więcej niż jednej fazy smektycznej.

Rys. 6. Wg obecnej wiedzy mamy następującą sekwencję termotropowychmezofaz:

 

Ciecz izotropowa -> N ->SmA -> D ->SmC ->SmCalt -> [SmBhex, SmI] -> B ->SmF -> J -> G -> E -> K -> H -> kryształ

 

Powyższa zależność ----> wzrastający stopień uporządkowania.

D – faza kubiczna

B, J, G, E, K, H – są podobnymi do smektyków fazami plastycznych kryształów

 

Rys. 7. Struktury

Rys. 8. Smektyk A

Rys. 9. Smektyki grupy A

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 10. Subfazy SMEKTYKA typu A. Definicje.

 

 

 

 

 

Zgłoś jeśli naruszono regulamin