|
Явление, которое мы только что обсуждали, физики называют электрогидродинамической неустойчивостью. Если внешнее напряжение ниже порогового, то жидкий кристалл находится в покое. Если поле увеличить, будет достигнут порог неустойчивости, при котором и возникает вихревое течение жидкого кристалла в форме правильных ячеек или «рулонов». Ели еще немного увеличить напряжение, скорость циркуляции жидкости в «рулонах» будет увеличиваться, но форма ячеек пока не меняется. Однако так долго продолжаться не может.
Мы уже говорили о том, что существует принципиальное различие в характере течения жидкости при малых и высоких скоростях. Уже при небольших превышениях внешнего напряжения над пороговым плавное течение круговых вихрей-«рулонов» сменяется другим, более беспорядочным движением жидкости. Образуется большое число мелких воронок, водоворотов, завихрений и т. п. Чем выше напряжение, тем на более мелкие и менее упорядоченные завихрения дробится весь жидкокристаллический слой, и в конце концов возникает полный хаос. Последовательность событий, напоминает закипание воды в чайнике. Такое хаотическое движение жидкости, а в данном случае жидкого кристалла, называется турбулентным. Вот и получается, что внешнее поле, а точнее электрический ток, взбалтывает жидкокристаллическое вещество. Ясно, что при таком хаотическом движении жидкости и ориентация молекул окажется неузнаваемо искаженной — сильно неоднородной. В этом случае области более или менее однородной ориентации очень малы и имеют размеры порядка микрометра, т. е. соизмеримы с длиной волны света (именно такие размеры имеют мелкие вихри в жидкости). В свою очередь искажения молекулярной ориентации приводят к неоднородностям коэффициента преломления света. И вот теперь перед нами встал вопрос: а какая польза от каких-то невидимых глазу мелких неоднородностей в показателе преломления? Но мы же уже говорили об особенностях прохождения света через зернистые сред. Действительно, глаз может и не различать эти зерна на каждый видит различие в оптических свойствах воды или льда и снега. Сквозь воду или лед свет проходи практически без потерь; сквозь молоко или слой снега прямой луч не проходит, но и внутри он не поглощается Фактически свет рассеивается. Для снега роль зерен иг-рают микрокристаллики льда, для молока — частицы жира, взвешенные в воде. И в том, и в другом случае раз-меры зерен соизмеримы с длинами световых волн (доли микрометра). Но, оказывается, «молоко» можно сделать из жидкого кристалла, если создать в нем оптические неоднородности — зерна, о которых мы говорили выше. Действительно, слой нематического жидкого кристалла, который был совершенно прозрачным до подключения к нему напряжения, под действием напряжения становится молочно-белым, совершенно мутным. Это явление впервые было обнаружено В. К. Фредериксом и В. Н. Цветковым в 1935 г. Впоследствии оно получило название «динамического рассеяния света» (вы, конечно, догадались, почему динамического — ведь мы имеем дело с движущейся жидкостью). Читателю может показаться, что для того, чтобы взбалтывать нематик, создавая в нем всевозможные вихри, нужен очень большой ток. На самом деле это не так. Для получения сильного рассеяния в тонком слое достаточно пропускать через жидкий кристалл ток плотностью 1 мкА/см2. Этого вполне хватает, чтобы движущиеся ионы меняли ориентацию оптической оси нематика, так как противодействующие этому силы упругости очень малы. |