Резонансное поглощение поперечных акустических волн в холестерических жидких кристаллах

О.А. Денисова,  А.Н. Чувыров (Уфа)

Исследовано явление резонансного поглощения поперечных акустических волн в холестерическом жидком кристалле (ХЖК). Считалось, что волновой вектор пространственной спирали параллелен оси OZ и перпендикулярен вектору скорости uо, задаваемой подвижной пластиной. Длина поперечной волны сравнима с шагом спирали. Тогда распространение волны будет описываться уравнениями гидродинамики жидких кристаллов (ЖК), при этом объемная сила и , а сами уравнения примут вид:                                                                                         (1)

Здесь dij – тензор вязкоупругих напряжений ХЖК. Начальная ориентация директора имеет вид: . Выбирая возмущения директора  малыми, имеем  Решения (1) для скоростей и угла ориентации спирали имеют резонансы, удовлетворяющие условию k-2qo=lp, l=0, 1, 2 …, k – волновой вектор звуковой волны.

Проведены экспериментальные исследования скорости поперечных акустических волн в твистовых структурах нематических жидких кристаллов (НЖК), т.е. в ситуации, когда волновой вектор спирали был равен 2p/d, где d – толщина кристалла. Полученная зависимость имеет резонансный вид, определяемый спиралью ЖК - структуры. Однако это возможно только в случае, когда длина волны, распространяющейся в НЖК, сравнима с шагом спирали. С уменьшением шага спирали резонансы не регистрируются.

С целью дальнейшего уточнения этого предположения изучались твист - структуры, полученные в ячейках с планарной ориентацией на поверхности пластин, повернутых относительно друг друга на 900. Результаты экспериментов подтвердили, что наличие закрученности в ЖК приводит к резонансным явлениям при распространении поперечных акустических волн с длинами, сравнимыми с размерами образца (). Для регистрации этого явления важна плоскопараллельность кюветы ячейки, в которую помещен ЖК. Появление клина приводит к исчезновению резонансов. По аналогии с резонансными явлениями в общей теории колебаний в нашем случае наблюдается изменение сдвига фаз  между опорно-возбуждающим колебанием и регистрируемым сигналом . Причем, в случае структур с пространственной дисперсией наблюдается резонансный характер изменения  от частоты, вблизи резонансов имеет место смена фаз на 2.