CC BY
21
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11-3/2016 ISSN 2410-6070 Loop
Start = Start + PauseTime i = i - 1 Wend
В данном цикле изменяются параметры шрифта ячеек и подстроки, содержащей один символ. Стоит отметить, что использование процедуры выделения подстроки Characters(Start:=n - i + 2, Length:=1) возможно только в том случае, если в ячейке с данной строкой установлен текстовый формат.
Разработанное электронное пособие успешно используется на занятиях по информатике. Подобные учебники разработаны для изучения методов оптимизации [2, с. 198], [3, с. 85]. Список использованной литературы:
1. Архангельская Е.В. Разработка заданий по информатике с применением элементов программирования в среде VBA Excel. Научный журнал «Апробация». 2016. № 7 (46). С. 10-12.
2. Архангельская Е.В. Методы обработки статистических данных в правовых исследованиях. Вестник Саратовской государственной юридической академии. 2013. № 1 (90). С. 198-204.
3. Архангельская Е.В. Метод определения оптимальных стратегий в условиях риска. Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. 2014. Т. 1. № 5. С. 83-86.
© Архангельская Е.В., 2016
УДК 535, 534, 538.9
О.А. Денисова
Д.ф.-м.н., профессор Кафедра физики, УГНТУ г. Уфа, Российская Федерация Р.Л. Абрамишвили Аспирант 2 года обучения Кафедра УСТС, УГНТУ г. Уфа, Российская Федерация
ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ АКУСТООПТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ В ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ В МЕМБРАННЫХ И МАЯТНИКОВЫХ ЯЧЕЙКАХ
Аннотация
В работе представлена методика экспериментального исследования нематических жидких кристаллов в ячейках мембранного и маятникового типа. Так же предложена методика расчетов параметров, необходимых для описания и интерпретации акустооптических эффектов, наблюдаемых при внешнем воздействии на жидкий кристалл.
Ключевые слова
Нематические жидкие кристаллы, двойное лучепреломление, акустооптические эффекты.
Допустим, что перпендикулярно слою одноосного нематического жидкого кристалла (НЖК) падает
линейно поляризованная монохроматическая световая волна, волновой вектор которой k составляет угол д с оптической индикатрисой кристалла. Двулучепреломление в этом случае, как известно, определяется разностью полуосей эллиптического сечения оптической индикатрисы, перпендикулярного волновому вектору. Малая полуось этого сечения По (показатель преломления обыкновенной волны). Большая полуось
будет равна [1]:
n =
i • 2 2 sm в cos в
V П2 П2 J
где Пе - показатель преломления необыкновенной волны. Тогда двулучепреломление рассматриваемого слоя НЖК запишется следующим образом
Дп = пе - п0,
а разность фаз между обыкновенной и необыкновенной волнами на выходе слоя будет:
8 = 2-кДп, (1)
Я
где Я - длина падающей волны, к - толщина слоя ЖК (в случае отраженного света разность фаз 8 удваивается). Отсюда для интенсивности прошедшего света по закону Малюса можно записать:
I = 10 зт22<^т2 8/2, (2)
здесь 1о - интенсивность падающей световой волны на слой ЖК, ф - угол между плоскостью поляризации одного из поляризаторов и одной и главных осей эллиптического сечения индикатрисы.
При неоднородном распределении угла ориентации директора по толщине слоя нематика, т.е. угол 0 теперь зависит от координаты г оси, перпендикулярной поверхности ЖК, вместо соотношения (1) для
2тс к/2 2тк
разности фаз 8к/2 запишем выражение: 8 = — [ Дп(г^г =-< Дп(г) >, (3)
Я -к/2 Я
где < > - усреднение по толщине слоя кристалла. Если угол 0 мал и зависит к тому же от времени выражение (3) представить в виде
~ 2 к/2 8= п2(1 -%) 102(г,г)*. (4)
Я 2 Пе -к/2
Здесь начало координат помещено в середину слоя. В этом случае интенсивность прошедшего света
будет:
1 2 2 к/2 I « 41о sin2 2ф[2— ^(1 -|02(г,г)д,г]2. (5)
4 Я 2 пе -к/2
Таким образом, измеряя величину I, например, при угле ф=45о и, зная остальные параметры, можно из
—2
(4) определить значение среднего квадрата угла 0 .
Для проведения измерений средних углов отклонения директора в слое ЖК, а также исследования характера осцилляций последнего под действием акустических колебаний обычно используются интерферометры двойного лучепреломления. Была разработана и собрана установка, блок - схема которой изображена на рис. 1. Прошедшая или отраженная световая волна от ячейки регистрируется спектрофотометрической приставкой, и постоянная компонента светового потока далее фиксируется милливольтметром постоянного тока. Переменные во времени гармоники интенсивности 1(пю,г) усиливались и детектировались селективным усилителем и сигнал выводится через АЦП на компьютер. Измерения проводятся в диапазоне звуковых частот 20 Гц - 20 кГц. Для регистрации структур объектов использовалась цифровая камера.
Ячейки с исследуемыми ЖК помещаются на предметный столик микроскопа. В случае изучения влияния на жидкокристаллическую пленку изгибных колебаний (продольных волн) одной из поверхностей кристалла источник звука помещался под столиком микроскопа, при этом измерения проводились по отражательной схеме. Мембрана вибратора для создания акустического контакта соединялась с ячейкой при помощи волновода. Излагаемая методика позволяла измерять амплитуду чисто оптическим способом.
Рисунок 1 - Два варианта исследований поляризационно-оптических эффектов в жидких кристаллах: а) в
случае изгиба; б) в случае сдвига: 1 - источник звуковых колебаний, 2 - предметный столик микроскопа с термостатом, содержащий ячейку с ЖК, 3 - поляризационный микроскоп с фотометрической приставкой, 4 - дифференциальная термопара, 5, 6 - микровольтметры постоянного тока, 7 - селективный усилитель, 8 - АЦП, 9 -компьютер.
В случае исследования акустических эффектов, возбужденных сдвиговыми колебаниями, сдвиговая пластина соединялась с мембраной вибратора волноводом, расположенным в плоскости ячейки и предметного столика микроскопа. При этом измерение двулучепреломления <An> можно было осуществить как по отражательной схеме, так и на прохождение световой волны через кристалл.
Проанализируем оптику жидкокристаллических слоев, подвергающихся возмущениям изгибного типа. Допустим, что гомеотропно ориентированная пленка НЖК площадью S деформируется в результате изгиба одной из ее поверхностей. Положим для простоты, что возмущение охватывает часть площади слоя ЖК S'~10-1S, при этом в этой области толщина d'=do+ae'mt. Предположим деформации а малыми, которые удовлетворяют, во-первых, условию a/h<<l, во-вторых, индуцируют в ЖК малые ориентационные возмущения (вт - угол отклонения директора из невозмущенного состояния no(r)). Описание удобно производить в цилиндрической системе координат, ось которой проходит через середину ячейки и совпадает с осью симметрии поля возмущения a(t). Тогда 6T=6(z,q),t) и для сдвига фаз 5из(2) будем иметь
* = ^ г, Р, t) >.
(6)
В (6) усреднение ведется по координате г, pi - расстояние начала координат до элемента площади слоя НЖК, в котором производится измерение. Из (5) следует, что при малых 8 в отраженном свете от ячейки помимо постоянной составляющей 1с будет присутствовать целый ряд осциллирующих гармоник с частотами а, 2а 3а и т.д. Наиболее важным из них для нас является первая и вторая гармоника, поскольку они несут информацию о колебаниях поверхности, ограничивающей ЖК, и о величине осцилляции директора.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11-3/2016 ISSN 2410-6070
Остальные гармоники в этом приближении являются величинами второго порядка малости по амплитуде а. Выпишем в явном виде выражения для постоянной величины светового потока и интенсивностей регистрируемых на частотах а и 2а:
Ic = 10РЖ? + (в2)(вс2)+4(в2)], (7)
с=i0ß2 a [в2)2+1св 2)]> (8)
h 4
12а = 2Io ß2(ßt 2)[(вс2 )2 + ^(в2)]. (9)
Здесь (вс2) - стационарная часть среднего квадрата угла отклонения директора, (ß2) - его осциллирующая часть.
Выражения (7 - 9) представляют собой три взаимосвязанных соотношения, имеющие три неизвестные
величины (вс2), (ß2) и амплитуду деформации а, которые можно найти, измеряя Ic, Im, hm как функции, например, величины напряжения, индуцируемого на катушке индуктивности (рис. 1), а затем построить
экспериментальные зависимости (вс2) и (ß2) от величины возмущения а.
Таким образом, в статье описана методика экспериментального исследования акустооптических эффектов [2 - 10].
Список использованной литературы:
1. Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов. -М., Наука, 1983. -234 с.
2. Денисова О.А. Один из методов экспериментальных исследований жидких кристаллов / О.А. Денисова // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. Т. 9. № 2. С. 107-113.
3. Денисова О.А. Пьезоэлектрический эффект в жидких кристаллах / О.А. Денисова, О.А. Скалдин // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. Т. 9. № 4. С. 145-153.
4. Денисова О.А. Распространение ультразвуковых волн в твист - структурах жидких кристаллов / О.А. Денисова, А.Н. Чувыров // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2011. В. 2. С. 62 - 65.
5. Денисова О.А., Чувыров А.Н. Оптические датчики вибрации на основе жидких кристаллов с гомеотропной ориентацией молекул / О.А. Денисова, А.Н. Чувыров // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2011. № 5. С. 367-375.
6. Денисова О.А., Чувыров А.Н. Резонансное изменение скорости поперечных акустических волн в твист -структурах жидких кристаллов / О.А. Денисова, А.Н. Чувыров // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2011. № 3. С. 25-29.
7. Денисова О.А., Чувыров А.Н. Релаксация директора при азимутальной нестабильности жидких кристаллов / О.А. Денисова, А.Н. Чувыров // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2012. № 1. С. 52-58.
8. Денисова О.А. Особенности релаксационных процессов в нематических жидких кристаллах при сдвиговом воздействии / О.А. Денисова // Теоретические и прикладные аспекты современной науки. 2015. № 9-1. С. 10-14.
9. Денисова О.А., Абрамишвили Р.Л. Особенности распространения ориентационных волн и их релаксация в жидких кристаллах при импульсном воздействии / О.А. Денисова, Р.Л. Абрамишвили // Современные тенденции развития науки и технологий. 2015. № 6-1. С. 13-18.
10.Скалдин О.А., Денисова О.А., Чувыров А.Н. Эффект памяти в жидкокристаллических слоях нематического типа / О.А. Скалдин, О.А. Денисова, А.Н. Чувыров // Письма в Журнал технической физики. 1994. Т. 20. № 24. С. 87-90.
© Денисова О.А., Абрамишвили Р.Л., 2016
