Фотоупругий эффект в холестерических жидких кристаллах

О.А. Денисова, А.Н. Чувыров  (Уфа)

Исследовано два частных случая распространения упругих волн в холестерическом жидком кристалле (ХЖК): в одном случае волновой вектор k лежит в плоскости XOY и совпадает с осью OZ, параллельной оси холестерической спирали, а в другом – волновой вектор перпендикулярен OZ. В случае холестерического жидкого кристалла для описания распространения ультразвуковой волны кроме функций плотности звуковой энергии, среды, момента количества движения вводят переменную, связанную с шагом и углом наклона спирали. В первом случае внутренняя структура ХЖК не оказывает существенного влияния на распространение ультразвуковой волны, а скорость звука, фактически, совпадает со скоростью звука изотропной фазы. Во втором случае появляется «второй» звук, для которого скорость с^ определяется волновым вектором qo спирали ХЖК, причем с^ ~ qo. Поэтому в изотропной фазе с^º0. Так как в этой ситуации изменяются параметры спирали, то при распространении ультразвуковой волны должны изменяться оптические свойства ХЖК.

С учетом этого обстоятельства была разработана специальная экспериментальная методика регистрации таких изменений, в основу которой положены принципы модуляционной спектроскопии. Этот метод позволяет точно измерять тонкие изменения в оптических спектрах, не регистрируемых обычными оптическими спектрометрами. Суть метода состоит в следующем: воздействие ультразвуковой волны периодически изменяет шаг спирали ХЖК, и, соответственно, длину волны при селективном рассеянии света, а при монохроматическом излучении – интенсивность рассеянного светового потока. Эти изменения регистрируются фотоприемником, выделяются из шумов и преобразуются к удобному для измерений виду системой фазочувствительного детектирования, например, представляются в виде отношения переменной и постоянной составляющих сигнала.

Проведенные измерения позволили обнаружить модуляционные особенности в спектре отражения ХЖК в области селективного отражения света для данного типа кристалла. Восстановленный спектр отражения показал полное совпадение с формой линии селективного рассеяния в равновесном состоянии ХЖК.