Оптическая анизотропия

Оптическая анизотропия является важнейшим физическим свойством жидких кристаллов, используемым для управления световым потоком через них. Жидкие кристаллы имеют различные значения показателя n преломления света для параллельного и перпендикулярного директору направления распространения. То есть, скорость распространения светового луча параллельно или перпендикулярно директору будет различной — при более высоком коэффициенте она, как известно, будет ниже.

Присутствие в материале двух различных значений для и вызывает эффект двойного лучепреломления. Когда свет попадает в двулучепреломляющий материал, каким является нематик, происходит разбиение вектора напряженности электрического поля световой волны на два векторных компонента — вибрирующий в «быстрой» оси и вибрирующий в «медленной» оси. Эти компоненты носят название соответственно обыкновенного (ordinary) и необыкновенного (extraordinary) лучей.

Направления поляризации обыкновенного и необыкновенного лучей взаимно ортогональны. А наличие в материале «быстрой» и «медленной» осей обусловлено различными коэффициентами преломления для лучей, распространяющихся соответственно параллельно или перпендикулярно направлению директора.

Поскольку фазовые скорости обыкновенного и необыкновенного луча различны, разность их фаз будет меняться по мере распространения волны. Изменение разности фаз этих ортогональных компонентов вызывает изменение направления поляризации световой волны. Таким образом, сложение волн на выходе из двулучепреломляющего материала даст волну с измененным относительно исходного направлением поляризации. (гиперссылка 11.3)

Угол поворота плоскости поляризации будет зависеть от ориентации молекул в материале.

Значения D_n для ЖК-соединений обычно весьма велики и меняются в широких пределах в зависимости от их химического строения, достигая иногда величины порядка 0,3-0,4. Величина и знак D_e зависят от соотношения между анизотропией поляризуемости молекулы, величины постоянного дипольного момента, а также от угла между направлением дипольного момента и длинной молекулярной осью. Нагревание жидкого кристалла, понижая его ориентационный порядок, сопровождается монотонным снижением значений D_n и D_e, так что в точке исчезновения ЖК-фазы при Т_пр анизотропия свойств полностью исчезает.