Моделювання процесів пружної взаємодії світла з неоднорідними анізотропно-гіротропними системами на прикладі типових хіральних рідких кристалів (РК). Швидкісні методи розрахунку параметрів світла, що пройшло через слабозакручені РК при похилому падінні.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня фізико-математичних наук кандидатаНаціональної академії наук України Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор, Слободянюк Олександр Валентинович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри експериментальної фізики Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, Решетняк Віктор Юрійович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри теоретичної фізики Кандидат фізико-математичних наук, Лимаренко Руслан Анатолійович, Інститут прикладної оптики НАН України, старший науковий співробітник Захист відбудеться "27" січня 2003 р. о 1430 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.23 фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, м. З дисертацією можна ознайомиться у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м.Стрімкий прогрес науки і техніки, створення різноманітних оптичних пристроїв, одержання нових відомостей про внутрішню будову складних хімічних і біологічних сполук потребує вивчення та моделювання процесів пружної взаємодії світла з неоднорідними анізотропно-гіротропними середовищами. До них належать, зокрема, хіральні композиції органічних сполук з відносно слабкою міжмолекулярною взаємодією, яка дозволяє впливати на їх структуру зовнішнім електричним або магнітним полем і, тим самим, змінювати умови розповсюдження світла в них. Але слід зазначити, що, незважаючи на суттєві досягнення як в методах моделювання, так і в розробці та створенні різноманітних анізотропних систем, зокрема рідкокристалічних, на сьогоднішній день залишаються значні труднощі, повязані з моделюванням поширення світла в неоднорідних анізотропних та анізотропно-гіротропних середовищах. Як правило, ці труднощі виникають внаслідок двох причин: 1) детально невідома структура неоднорідного середовища або 2) чисельний метод чи модель, що описують поширення світла, обмежені в своєму застосуванні і не адекватні задачі, яка розглядається. Завдяки своїм унікальним оптичним та іншим фізичним властивостям, такі як бістабільність електрооптичних характеристик та селективне розсіяння світла, нематико-холестеричні РК композиції стали в останнє десятиріччя перспективними матеріалом для створення засобів відображення інформації, заснованих на відбиванні та розсіянні світла.Для знаходження параметрів світла, яке пройшло крізь слабозакручений рідкий кристал у випадку похилого падіння, було розроблено декілька методів. Розвязки граничних задач на межах поділу між двома сусідніми шарами було знайдено за допомогою операторного методу Федорова. В роботі проаналізовані залежності відносної похибки результатів розрахунків від кількості шарів, на які умовно розбивається РК матеріал, і показано, що переважна більшість конфігурацій нематичного РК може бути описана шаруватим анізотропним середовищем з 50 шарів, при цьому відносна похибка не перевищує 5%. Це, крім отримання аналітичного виразу для стану поляризації електромагнітної хвилі, яка пройшла крізь комірку, заповнену закрученим нематичним РК, дає змогу знайти нормальні моди РК, стан поляризації яких описується власними векторами матриці Джонса. В розділі отримано матрицю Джонса пластинки, вирізаної з однорідного анізотропного середовища, у випадку похилого падіння: , (1) де , , - показник заломлення ізотропного середовища, з якого падає світло, головні показники заломлення анізотропного середовища, - кут падіння, коефіцієнти пропускання, відповідно, звичайної та незвичайної хвиль на границі поділу ізотропного середовища з анізотропним, - довжина хвилі, d - товщина пластинки;При цьому припускалося, що: В межах кожного домену холестеричний РК є ідеальною періодичною структурою, яка характеризується власним кроком спіралі та орієнтацією в просторі. Така багатодоменна структура, може бути описана функцією розподілу доменів за їх орієнтацією, яка задається полярним і азимутальним jd кутами та кроком їх спіралі (р). Ця функція розподілу дає змогу виразити характеристики світлового поля, яке розсіюється холестеричним РК з недосконалою планарною текстурою через параметри падаючого випромінювання: , (4) де , відповідно вектори Стокса падаючого та розсіяного пучків, напрямки яких задаються полярними () та азимутальними () кутами, матриця яскравості одного домена, яка знаходиться чисельними методами, Vi, Vd - елементи обєму, що задаються, відповідно, кутами та . Аналіз експериментально отриманих індикатрис розсіяння світла коміркою, заповненою поверхнево стабілізованим холестеричним РК з недосконалою планарною текстурою, показав, що внутрішній будові РК властива аксіальна симетрія, тобто достатньо характеризувати розподіл доменів в запропонованій моделі лише полярним кутом .