вилі з перпендикулярної поляризацією їм сильно поглинаються.
Якщо на шляху світлового пучка розташувати два поляризатора, осі яких паралельні, то світло пройде крізь оптичну систему, показану на ріс8, а, а якщо осі поляризаторів схрещені, те світло крізь цю систему пройти не зможе (ріс8, б).
В
Рис.8
Помістимо тепер між двома схрещеними поляризаторами два скла, а між ними - нематического рідина, попередньо злегка пополіровав скла вздовж певного напряму. Така полірування стекол потрібна для того, щоб зорієнтувати в заданому напрямку оптичну вісь рідкого кристала (n). Наприклад, при паралельній поліровці стекол молекули, які прилипли до стекол паралельно мікробороздам на скляній поверхні, задають завдяки описаним міжмолекулярної взаємодії таку ж орієнтацію вектора n і в глибині шару нематической рідини (Ріс9, а). Якщо неполіровані скла попередньо обробити спеціальними хімічними речовинами, то можна домогтися орієнтації осі n перпендикулярно скляної поверхні (ріс9, б).
Нарешті, якщо поліровані скла розгорнути перпендикулярно один одному, то можна отримати закручену по товщині шару орієнтацію вектора n (ріс9, в).
Як же проходить поляризоване світло крізь орієнтований шар нематической рідини і крізь зображені оптичні системи взагалі? Якщо поляризація світла паралельна осі n, то світло проходить крізь рідкий кристал, не змінюючи своєї поляризації (9, а). Те ж відбувається і в разі, якщо поляризація світла перпендикулярна оптичній осі (ріс9, б). У разі закрученої орієнтації n поляризація світла також повертається слідом за віссю n (ріс9.в). p> Що ж відбувається в шарі рідкого кристала при проходженні через нього світла? У рідкому кристалі, поле проходить світлової хвилі призводить до поділу зарядів в молекулах і виникнення дипольних коливань.
Припустимо, що в молекулі кристала електрони легко зміщуються вздовж довгої осі молекули, тобто вздовж напрямку n. Тоді у разі, зображеному на малюнку 9 а, по товщині шару поширюються падаюча хвиля і вторинні хвилі, причому вектори Е в хвилях збігаються за напрямком. У разі, зображеному на малюнку 9 б диполі не утворюються і вторинні хвилі не випромінюються; значить, падаюча хвиля проходить, не ослаблений. Нарешті, у разі 9 в поляризація світла змінює свій напрямок відповідно з поворотом оптичної осі n по товщині шару. Поворот вектора Е в такт з віссю n забезпечує випромінювання вторинних хвиль, не послабляти на будь глибині шару. (Це інтерференційне явище можливо тоді, коли на шляху світлового променя знаходяться численні диполі - джерела вторинних хвиль, тобто коли товщина шару набагато більше довжини хвилі світла).
Так світло проходить крізь шар нематической рідини і доходить до другого поляризатора. І тут виникає вже знайома нам ситуація. У випадках а і б (ріс9) світло крізь оптичну систему пройти не може, а в разі в (ріс9) він проходить безперешкодно. А тепер уявімо собі проміжний випадок, коли осі n на стінках схрещені між собою, але в товщі шару, завдяки якомусь впливу, вони повернулись майже перпендикулярно стеклам. У цій ситуації світло практично не проходить крізь другий поляризатор. Залишився ще один крок до масового застосування подібної системи. Треба навчиться керувати оптичної віссю нематической рідини так, щоб у відсутності впливу ця вісь орієнтувалася, як на малюнку 9 в, а при включенні впливу вона нахилялася на помітний кут, як на малюнках 9, б та м. Після виключення впливу, молекули займають свої колишні позиції, внаслідок умов на скляних поверхнях і взаємодій між собою.
Виявилося, що саме в нематического рідкому кристалі це дуже просто зробити за допомогою електричного поля, уклавши шар між полірованими стеклами, на які нанесені прозорі електроди.
В
Рис.9
Підключивши до цих електродів слабеньку батарейку і замкнувши ланцюг, ми зробимо нашу оптичну систему світлонепроникною, а розімкнувши ланцюг - прозорою, що і здійснив вперше Фредерікс.
Чому електричне поле повертає молекули так, як нам потрібно, і наскільки сильним воно при цьому повинно бути? Відповідь на першу частину питання легко дати за допомогою малюнка 10. Нехай молекула, у якої диполь легко утворюється вздовж довгої осі, знаходиться в електричному полі і між векторами Е і n є деякий кут. Тоді в утворився диполі на заряди + Q і-Q діють сили F + = + QE і F-=-QE; таким чином, виникає пара сил, що створює крутний момент.
Цей момент сил і повертає молекулу так, щоб вона своєю довгою віссю орієнтувалася вздовж вектора Е.
В
Рис.10
Тут важливо зауважити, що насправді необхідно повернути одночасно дуже велике число таких молекул, але водночас нема необхідності повертати кожну молекулу окремо. Оскільки молекули, взаємодіючі між собою, орієнтовані однаково, то досить штовхнути одну, щоб інші дружно обернулися слідом за першою. Тому для здійснення описаного ефекту необхідне деякий кінцеве значення різниці потенціалів на електродах - по...
