Мы назвали уже несколько способов управления оптическими осями холестерика. Но, пожалуй, самым популярным и эффектным стало изменение окраски холестерика в зависимости от температуры. При этом цвет холестерической пленки зависит от температуры в такой же степени, в какой чувствителен к нагреву или охлаждению шаг спирали. И здесь прослеживается интересная закономерность. При высокой температуре в обыкновенном жидком состоянии холестерик бесцветен, точнее, бецветно вещество, которое при более низкой температуре переходит в холестерическое состояние и становится обладателем холестерической спирали. При температуре такого перехода холестерик синеет и при дальнейшем охлаждении приобретает все цвета спектра от фиолетового и голубого до красного и желтого. Это означает, что по мере охлаждения холестерической жидкости шаг спирали увеличивается, а при нагревании — уменьшается. Такое поведение холестерика нетрудно объяснить, оно сходно с поведением твердых кристаллов при их генении температуры.

Все хорошо знают, что при нагревании тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Следовательно, с повышением температуры увеличивается среднее расстояние между атомами или молекулами .И во всяком теле. При этим вплоть до точки плавления твердый кристалл остается кристалле, т. е. в среднем все атомы занимают в кристаллической решетке совершенно определенны места. Увеличивается лишь период решетки. Почему это происходит? Объяснение заключается в том, что с увеличением температуры возрастатот случайные отношения атомов из положений равновесия под влиянием тепловых толчков. Однако расстояния, на которые атомы отходят из положений равновесия то в одну, то в другую сторону, при нагреве увеличиваются. Но мы хорошо знаем, что атомы не могут сколь угодно близко подойти друг к другу, не могут проникнуть друг в дру-газ мешает, например, сильное отталкивание электронных облаков. Возникает своего рода несовместимость свойств атомов и решетки с неизменным средним рас-стояние между атомами.

Противоречие таково: с одной стороны, случайные отклонения становятся все больше и больше, т. е. атомы при хаотичных тепловых толчках должны все ближе подходить друг к другу, а, с другой стороны, делать это атомам становится невероятно трудно. Кристалл просто избавляется от этого противоречия — он увеличивает период своей решетки, равный расстоянию между положениями равновесия атомов. Надо сказать, что, как правило, это увеличение мало: при нагреве на один градус размер тела увеличивается на одну миллионную долю своего первоначального значения. Часто такое тепловое расширение мы просто не замечаем. Не заметим мы, конечно, и расширение холестерика.

И тем не менее, уменьшение шага спирали с увеличением температуры, наблюдаемое глазом, есть результат теплового расширения. Расширения, правда, своеобразного. Дело в том, что теперь мы должны следить не только за средним расстоянием между центрами тяжести молекул, но также, что очень важно, и за средним значением угла между оптическими осями в соседних тонких нематических слоях. Мы уже оценивали этот угол а, он примерно равен 30. Эта оценка делалась для умеренных температур, когда тепловые толчки еще не очень значительны. Можно приближенно считать, что 30 — это минимальный угол а, на который еще могут сблизиться дл шые оси молекул, расположенных в соседних тонких г нематических слоях. В то же время при нагреве должны увеличиваться отклонения осей молекул от их равновесия вследствие случайных тепловых то 1ч )в. Эти положения равновесия определяются оптическими осями L, а хаотические колебания продолговатых молекул относительно направлений L происходят, в основном, в плоскости нематических слоев.

Таким образом, и здесь возникает знакомое нам а языке средней ориентации молекул
и случайных отклонений от нее. В холестерине оно ликвидируется путем увеличения среднего угла а между со-седними оптическими осями Lt и Ls. Но увеличение угла а при практически неизменном расстоянии между сосед-ними тонкими нематическими слоями означает, что поворот оптической оси на 180° произойдет в более тонкой. Так как оси молекул не могут составлять угол, меньший а0, нагрев приводит к уменьшению шага спирали. Значит, толщина этой стопки, равная полушагу спирали, будет уменьшаться. Так происходит уменьшение шага холестерика с увеличением температуры, спираль как бы сжимается вдоль оси винта. Ясно, что вблизи температуры плавления холестерика в обычную жидкость тепловые толчки особенно сильны, и шаг спирали, соответственно, становится самым коротким. Поэтому здесь холестериком отражаются самые короткие волны света — и пленка синеет.