Теории для чистых жидкостей предсказывают уменьшение величины Dn с уменьшением вязкости жидкости.

Теория Петерлина является наиболее полно отражающей поведение молекул в поле звуковой волны. Её законность зависит от применимости уравнения Джеффери, которое может быть использовано лишь для случая, когда можно пренебречь инерциальными силами и квадратичными членами уравнений Навье – Стокса по сравнению с поверхностными силами. Это условие справедливо, когда , где - число Рейнольдса, G – максимальное значение градиента в поле звуковой волны, а – большая ось эллипсоида, и соответственно плотность и вязкость раствора.

Теории, представленные выше, хотя и не могут претендовать на абсолютную законность и правильность, указывают на высокую значимость изучения эффекта акустического двулучепреломления. Исследования акус­тического двулучепреломления дают белее детальную информацию о моле­кулярной структуре, чем та, которую получают из измерений двулучепреломления в потоке из-за того, что последние не позволяют измерить коэффициент вращательной диффузии D потому, что угол наклона молекул к плоскости течения всегда составляет 45. Получить значение можно из результатов измерений релаксационных эффектов при акустическом двулучепреломлении. Для растворов деформируемых молекул появляет­ся возможность связать изменение времен релаксации с различными молекулярными процессами.

Глава II

Экспериментальная часть

§1 Акустооптическая установка для исследования двулучепреломления в изотропной фазе жидких кристаллов, наведённого ультразвуком.

Акустооптическая установка для реализации и наблюдения двойного лучепреломления наведённого ультразвуком, в изотропной фазе жидких кристаллов была собрана акустооптическая установка, общий вид которой схематично представлен на рис.1.

Основными узлами установки являются : задающий генератор импульсов Г5-15, модулятор, генератор звуковой частоты ГЗ-41, частотомер ЧЗ-41 осциллограф С1-74, фотолектронный умножитель ФЭУ-79, гелий-неоновый лазер ЛГ- 38, термостат с помещенной в него кюветой, содержащей исследуемый образец, поляризатор, анализатор, фокусирующая система, электромеханический модулятор, а также два нейтральных светофильтра, ослабляющие световой поток соответственно в 12 и 145 раз.

Задающий генератор Г5-15 генерирует прямоугольный импульс длительностью 10 мкс. и амп­литудой 100 В /частота следования импульсов 500 Гц/, который подается на осциллограф, синхронизируя его развертку, и на модулятор, где усиливает­ся до напряжения 600 В. Усиленный модулятором импульс подается на анод генерирующей лампы генератора ГЗ-41, работающего в режиме генераций толъко во время действия задающего импульса. Генератор ГЗ-41 может работать и в непрерывном режиме, который используется при настройке и юстировке установки. Электрические сигналы с генератора ГЗ-4Т поступают на пьезопластинку, наклеенную на боковую стенку, кюветы с исследуемым образцом. Пьезопластинка преобразует электрические сигналы в упругие волны, которые начинают распространяться в исследуемой жидкости. Частота генератора ГЗ-41 контролируется частотомером ЧЗ-35А. Кювета с исследуемым образцом помещена в термостат, где ее температура контролируется с точностью 0.05 К. По обе стороны от кюветы установлены поляризатор и анализатор, причем поляризатор установлен таким образом, что на выходе из него свет поляризован под углом 45 относительно направления вертикали. Проходя через поляризатор, фокусирующую систему, кювету и анализатор, луч от гелий-неонового лазера /длина волны 6328 А/ ЛГ-38 принимается фотоумножителем ФЭУ-79, сигнал с которого подается на осциллограф. Универсальный двухлучевой осциллограф С1-74 позволяет одновременно фиксировать электрический сигнал с генератора ГЗ-41 /напряжение на пьезо-пластинке/ и сигнал с фотоэлектронного умножителя. Электромеханический модулятор представляет собой диск из непрозрачного материала, закреплен­ный на роторе электродвигателя, подключенного к источнику питания постоянного тока напряжением 24 В. На краю диска сделан прямоуголъный вырез. Электромеханический модулятор в совокупности с двумя нейтральными светофильтрами, ослабляющими световой поток. соответственно в 12 и 145 раз, служит для определения интенсивности лазерного луча при параллельном положении поляризатора и анализатора в отсутствие в среде ультразвуковой волны.

§2 Термостатирование исследуемых образцов.

При экспериментальном исследовании жидких кристаллов в области перехода "изотропная фаза - мезофаза" ролъ термостатирования образцов очень значительна. Необходимость высокой стабильности термостатирования вблизи фазового перехода связана с тем, что характерным масштабом изменения физических величин в этом случае является величина

где Т - текущая температура, а Т* - температура фазового перехода второго рода. Кроме того восприимчивость исследуемых веществ к внешним воздействиям, в том числе и к тепловым, сильно возрастает по мере приближения к Т.

Для оценки требований, предъявляемых к термостату при исследованиях жидких кристаллов вблизи перехода их в мезофазу, можно ввести следующие параметры:

1. Погрешность поддержания средней температуры образца dТ.

2. Перепады температуры /градиенты/ в образце DТ.

3. Погрешность измерения температуры образца d Tn .

Поскольку в изотропной фазе жидких кристаллов Тn – Тn* обычно бывает порядка 1°К, то и . Погрешность измерения температуры образца должна быть такого же порядка.

Для решения поставленных задач был изготовлен термостат с электрон­ной системой регулировки а поддержания заданной температуры /рис.4/. Основной частью является термостатируемый блок/1/, изготовленный из дюралюминия, с полостью для кюветы и отверстием для термометра. Дюра­левый блок помещался внутрь азбоцементного кожуха /2/. Для лучшей термоизоляции пространство между дюралевым блоком и асбоцементным кор­пусом заполнялись азбестовой крошкой /З/. Поскольку тепловыделение в кювете отсутствовало, и она находилась в тепловом контакте с дюрале­вым блоком, мы считали, что температура кюветы была равна температуре блока. По внешней цилиндрической поверхности блокач в специалъно проточенных канавках располагались термометрический мост /два плеча из медного провода и два из манганинового/ с сопротивлением плеч 30 ОМ и два нагревателя из нихромового провода по 36 Ом каждый. Балансировка моста при различных температурах проводилась внешним смещением в измерительной диагонали моста. Схема регулятора температуры блока приведена на (рис.5). Измерительный мост и источник смещения в цепи моста питались от батарей постоянного напряжения 1.4 В . Экспериментальные измерения погрешности поддержания средней темпера­туры образца, а также перепадов температуры в верхней и нижней частях образца, проведенные с помощью термопары, показали, что в термостате во всем интервале термостатирования от З00оК до 425°К

Измерения температуры дюралевого блока в ходе эксперимента проводились с точностью ± 0.01К

§3 Подготовка образцов к исследованию.