Распространение света в слоистых анизотропных средах с крупномасштабной неоднородностью

• Автор: Крюков, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Структура и оптические свойства жидких кристаллов

1.1. Структура жидких кристаллов

1.2. Оптика анизотропных кристаллов

1.3. Методы описания оптических свойств плавнонеоднородных сред

Глава 2. Качественная картина распространения света в плав-номеняющейся слоистой анизотропной среде

2.1. Система уравнений в слоистой среде при произвольном ё(г) . .

2.2. Построение ВКБ решения для произвольного тензора ё(г)

2.3. Режимы распространения света в слоистой одноосной среде . .

Глава 3. Описание распространения света в холестериках с большим шагом спирали в приближении ВКБ
3.1. Твист-ячейка жидкого кристалла
3.2. Траектории лучей и структура запрещенных зон
3.3. Оптические моды вне точек поворота
Глава 4. Окрестности точек поворота
4.1. Широкая запрещенная зона
4.1..1 Взаимодействие мод е-е
4.1..2 Взаимодействие мод о-е
4.1..3 Коэффициенты прохождения волн
4.1..4 Условия применимости подхода
4.2. Предельно узкая зона

4.2..1 Поле предельного луча вдали от точки поворота
4.2..2 Решение в окрестности точки поворота
4.2..3 Анализ результатов
4.3. Узкая запрещенная зона
4.3..1 Отрицательная анизотропия
4.3..2 Положительная анизотропия
Глава 5. Сравнение теории с экспериментом
5.1. Эффект просачивания в твист-ячейке
Глава 6. Твист-ячейки во внешнем поле
6.1. Искажение ориентации кирального жидкого кристалла во внешнем поле
6.2. Случай жестких граничных условий
6.3. Постановка эксперимента
6.4. Сравнение эксперимента и теории
6.5. Метод оптического сканирования ориентационной структуры
Заключение
Литература
Список основных обозначений

Введение
В последние годы большой интерес проявляется к исследованию распространения волн в разнообразных анизотропных системах со сложной плавноме-няющейся структурой. К таким объектам относится ионосфера, где анизотропная структура возникает за счет внешних электромагнитных полей и солнечной радиации, которая влияет на распространение электромагнитных волн[1]. Также это могут быть неоднородности упругих свойств в деформированных твердых телах, определяющие распространение упругих волн в таких средах[2]. Аналогичная проблема существует при описании упругих волн в земной коре[3]. Подобные проблемы возникают и при описании рассеяния нейтронов в киральных магнетиках[4].
Особенно широкий круг задач возникает при анализе оптических свойств разнообразных жидкокристаллических соединений[5]. Повышенный интерес к жидким кристаллам связан с их многочисленными применениями в оптических устройствах отображения информации, в медицинской диагностике, системах записи, хранения и передачи информации[6]. Такие широкие возможности жидких кристаллов обусловлены, прежде всего, их повышенной чувствительностью к слабым внешним воздействиям, в особенности к электрическим полям. Особенно широко применяются жидкие кристаллы с пространственно неоднородной оптической структурой, такие как холестерические жидкие кристаллы и сегнетоэлектрические смектики С*.
Центральной проблемой с точки зрения оптики здесь является исследование распространения света в одномерных, двумерных и трехмерных струк-турах[7, 8, 9, 10]. При этом возникают задачи, которым ранее в физической оптике уделялось сравнительно мало внимания. К ним относится проблема

Иллюстрация особенностей распространения необыкновенной волны в среде с меняющимся направлением оптической оси. Кривые 1,2,3 описывают множество пар углов (в, ф), задающих направление оптической оси, меняющееся от слоя к слою. Изображен рисунок для анизотропной среды в которой оптическая ось совершает 1.5 оборота по углу ф от —37г/2 до 37г/2. Линия 1 соответствует среде, в которой оптическая ось вращается в плоскости (х,у). К такой среде, в частности, относится холестерический жидкий кристалл. Линия 2 соответствует среде, в которой оптическая ось вращается вокруг оси г и наклонена под углом в = 30°, к таким средам, в частности, относятся сегнетоэлектрические смектики С*. Линия 3 иллюстрирует среду с произвольным изменением направления оптической оси. Кривые а, Ь, с изображают множество точек поворота. При расчетах использовались следующие значения параметров £ц = 2.6, е± = 2.3, а = —0.11.