Распространение и взаимодействие электромагнитных волн в средах со спиральной структурой

• Автор: Семченко, Игорь Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Гомель
• Количество страниц: 123 c. : ил

ГЛАВА I. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
В ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ
§1. Законы сохранения в оптике ХЖК
§2. Пондеромоторное воздействие света на ХЖК
§3. Распространение света в холестерических жидких
кристаллах с частотной дисперсией
§4. Дисперсионные правила сумм в оптике ХЖК
§5. Влияние молекулярной гиротропии на распространение света в ХЖК
§6. Фотоакустический эффект в холестерических
жидких кристаллах
§7. Эффект Керра в ХЖК
Глава II. НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ВОЛН В ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ
§8. Синхронная генерация второй гармоники в ХЖК во внешнем электрическом поле. Приближение связанных волн
§9. Генерация третьей световой гармоники в ХЖК.
Приближение заданного поля
§10. Подстройка синхронизма интенсивностью основной
волны
§11. Нелинейное вращение плоскости поляризации
света в ХЖК
§12. Нелинейное пропускание света в режиме Могена
Глава III. ФОРМИРОВАНИЕ СПИРАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ В НЕЛИНЕЙНЫХ КРИСТАЛЛАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
И АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН
§13. Высокочастотный эффект Керра в диспергирующей

гиротропной среде
§14. Спиральная модуляция диэлектрической проницаемости гиперзвуком и измерение акустической
вращательной способности
§15. Дифракция электромагнитного излучения на
гиперзвуке в естественно гиротропном кристалле
§16. Распространение света в среде с вращающейся
спиральной структурой
§17. Нестационарное керровское воздействие
циркулярно поляризованной электромагнитной волны
КРАТКИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
- 4 -
Среды со спиральной структурой обладают винтовой осью симметрии бесконечного порядка. Их физические свойства остаются неизменными при произвольном сдвиге вдоль оси симметрии, осуществляемом совместно с поворотом вокруг этой оси на угол, величина которого прямо пропорциональна величине сдвига. Спиральная структура может быть естественной,либо возникать под действием внешних причин. Наиболее распространенными представителями сред с естественной спиральной структурой являются холестерические жидкие кристаллы (ХЖК), исследования оптических свойств которых привели Рейнитцера и Лемана в конце прошлого века к открытию мезоморфного состояния. В начале XX столетия изучением оптических свойств ХЖК занимались Моген и Озеен. Во второй половине нашего века число работ по оптике холестериков существенно возросло. Результаты исследования уникальных физических свойств жидких кристаллов, в том числе и холестерических, привели к успешному использованию последних для обработки оптической информации: модуляции и сканирования, фильтрации, поляризации излучения, анализа спектров, формирования и распознавания оптических образов. Жидкие кристаллы находят также широкое применение в устройствах отображения информации, например, в индикаторах электронных часов и микрокалькуляторов, тестеров, измерителей расхода жидкости, датчиков давления. Чувствительность оптических свойств к изменению температуры лежит в основе использования холестериков в контактной термографии с целью диагностики заболеваний и неразрушающего контроля, а также в дистанционной термографии для визуализации и регистрации инфракрасного излучения и полей сверхвысокой частоты /1,2/.
Спиральное упорядочение молекул в холестерической мезофазе задается директором

диапазона частот дает ^Г£- ±1» то есть имеет место часто встречающаяся на практике ситуация, когда в холестерике распространяются две почти циркулярно поляризованные волны с противоположными направлениями обращения. При этих условиях из (5.8) приближенно получаем
7ГГ—7=) <5-12> * (кД±рЩ'-
После обратного перехода к незакрученной системе координат, осуществляемого с помощью преобразования (В.28), с учетом (5.12) находим формулу для удельного вращения плоскости поляризации:
Как показывают оценки, при заданных выше численных значениях параметров ХЖК вклад молекулярной гиротропии в удельное вращение плоскости поляризации, определяемый вторым слагаемым в (5.13), вдали от области брэгговского отражения может иметь тот же порядок, что и вращательная способность ХЖК, связанная со спиральным упорядочением молекул (первое слагаемое в (5.13) ).
В заключение отметим, что вклады во вращательную способность ХЖК за счет естественной гиротропии и холестерической структуры, по-видимому, трудно различимы. По крайней мере, проведенное выше рассмотрение не дает рецепта для различения изменений, вносимых этими двумя механизмами в оптическое вращение. Тем не менее, в принципе существует возможность наблюдения чисто молекулярной гиротропии ХЖК в точке Сд0 . В этом случае Дё(о)0) =0, так что, согласно (5.13), вращательная способность ХЖК на частоте (Оф равна 2/;- &0сС и определяется только молекулярной гиротро-