|
Мы продолжаем «экспериментировать» с жидким кристаллом. Динамическое рассеяние света — один из наиболее доступных для наблюдения эффектов, и для опыта не требуется никаких сложных приспособлений. Самое главное для этого — иметь две стеклянные пластиночки (размерами, например, 30x20x2 мм8), покрытые с одной стороны прозрачным электропроводящим слоем двуокиси олова или окиси индия. При наличии печки, где температура примерно 400 °С, слой двуокиси олова наносится сам, если к стеклу поднести керамическую чашечку с хлорным оловом (чашечка должна быть, конечно на длинном проволочной ручке). Пластинки можно вырезать из обычного оконного стекла, причем края их должны быть сглажены хотя бы наждачной бумагой. Заметим» что В К. Фредерике и В. Н. Цветков, открывшие эффект динамического рассеяния света, использовали в качестве электродов проволочные сетки, поскольку замечательные свойства слоев двуокиси олова в 30х годах еще не были известны.
Теперь нужно взять две узкие прокладки, вырезанные, например, из полиэтиленового мешочка, и положить их между стеклами так, чтобы зафиксировать определенный зазор между проводящими покрытиями, и, сжав пальцами весь «бутерброд» в целом, заклеить его с тех торцов, где находятся прокладки, чем угодно, вплоть до пластилина. Обязательно проверим, оказались ли электроды с внутренней стороны стекол. Далее нужно заполнить зазор между стеклами жидким кристаллом. Классический ПАА, на котором был открыт эффект, нам неудобен, так как он является нематиком только в диапазоне высоких температур от 118до 135 СС. Лучше всего взять то популярное вещество МББА, о котором мы уже говорили. МББА является жидким кристаллом при комнатной температуре (но если зимой, то подальше от окна!). С помощью пипетки можно заполнить зазор, и там вещество будет удерживаться капиллярными силами, не вытекая. Остается лишь взять две, а лучше три батарейки для карманного фонарика, соединить их последовательно и с помощью зажимов подключить к проводящим стеклам (проводники при желании и определенном навыке можно даже припаять к двуокиси олова). Рассматривая весь этот стеклянный «бутерброд» щ просвет на фоне, например, окна, вы легко увидите, что при включении напряжения слой становится молочномутным, а при выключении — прозрачным. Таким образом, мы имеем управляемый полем световой затвор. Заодно можно обратить внимание на инерционность такого затвора. Если полиэтиленовые прокладки сравнительно толстые (например, 50 мкм), то время реакции жидкого кристалла на поле и время спада эффекта составляют секунды. Для практических же целей обычно берут прокладки порядка 10 мкм, тогда соответствующие времена составляют десятые и даже сотые доли секунды. В отсутствие поля свет лазера проходит сквозь жидкий кристалл и дает яркую красную точку на экране. При включении поля свет чрезвычайно эффектно рассеивается жидким кристаллом во все стороны. Рассеянный свет можно легко сделать видимым с помощью сигаретного дыма, полезность которого в данном случае сомнения не вызывает. На экране же можно видеть большое круглое световое пятно. Приятно отметить, что наблюдение эффекта рассеяния не требует использования ни поляризатора, ни анализатора. Значит, отсутствуют потери света на поглощение, и в выключенном состоянии затвор не снижает яркости источника света. Возникает вопрос, а нельзя ли вместо маленьких стеьол, которые мы использовали, попробовать взять огромные оконные стекла. Оказывается, можно. Они, правла, будут прогибаться, но, чтобы избежать этого, мы можем вместо узких прокладок положить между стеклами тонкую капроновую сетку. Когда в щель между стеклами будет залит жидкий кристалл, сетку практически не будет видно. В результате можно сделать нечто вроде управляемых титор, если, например, нужно чтолибо скрыть от любопытного глаза. С помощью этого же эффекта удается сделать и световой затвор, ослабляющий пучок лазерного света в 10 000 раз, если применить оптическую систему, зрачок которой очень мал и регистрирует только прямой входящий лучок света, а рассеянные лучи не улавливает. Эффект динамического рассеяния света позволяет имитировать туман или моделировать различные рассеивающие среды. Это важно для изучения физики таких сред. Приборы, имитирующие туман за бортом самолета, могут использоваться при обучении летчиков в реальных условиях полета. Наиболее широкое применение эффект динамического рассеяния света находит в индикаторной технике. Если в электронных часах и калькуляторах на жидких кристаллах индикаторы на этом эффекте были недостаточно экономичными, то в более сложных индикаторных устройствах, где нужна к тому же повышенная яркость изображения, этот эффект оказался вполне подходящим. Например, индикаторы на динамическом рассеянии используются в приборных панелях автомобилей. В автомобиле аккумулятор достаточно мощный, и повышенное потребление энергии индикатором в данном случае несущественно. А вот выигрыш в яркости и возможность наблюдения изображения под достаточно большими углами, характерными для динамического рассеяния, очень привлекательны. Существует занятная разновидность эффекта динамического рассеяния, который позволяет надолго (на месяц, например) сохранять мутномолочное состояние даже после выключения напряжения. В этом случае реализуется оптическая память. Такое явление наблюдается при возбуждении полем не простого нематика, а его смеси с водными кристаллами, имеющими спиральное строение. С ними познакомимся в следующем разделе. При включенном поле, как и в обычном нематике, возникает движете жидкости. При выключении поля это движение, конечно, прекращается (оно не может продолжаться при отсутствии подвода энергии извне, поскольку происходит ее расход на внутреннее трение). Но в отличие от обычных нематиков для этих смесей характерно образование «незалечивающихся» дефектов ориентации. Движение жидкости способствует образованию таких дефектов, сохраняющихся и после прекращения движения. На дефектах ориентации происходит сильное рассеяние света, при этом к слою жидкого кристалла извне энергия не подводится. Значит, этот эффект можно использовать для создания больших табло, на которых информацию не приходится менять слишком часто. В этом случае электрическая мощность затрачивается лишь в момент записи, а затем картину можно рассматривать сколь угодно долго и при этом «бесплатно». Стереть же информацию можно полем достаточно высокой частоты, которое заставляет молекулы принять свою исходную ориентацию, а движение жидкости вызвать не может, так как за очень короткий период поля ионы разного знака не успевают расстаться друг с другом и нарушить электрическую нейтральность среды. |