Жидкие кристаллы

При плавлении некоторые кристаллические вещества проходят через несколько промежуточных фаз – мезофаз. Физические свойства мезофаз обладают пространственной анизотропией. Как жидкости они обладают высокой пластичностью, способностью к образованию капель и некоторыми другими свойствами, присущими жидкостям. Из-за этих свойств вещества в таких состояниях называют жидкими кристаллами.

В зависимости от условий образования жидкие кристаллы делят на термотропные, лиотропные и фототропные. Термотропные жидкие кристаллы образуются при изменении температурного режима. Лиотропные жидкие кристаллы образуются при растворении твёрдых кристаллов в некоторых растворителях. Фототропные жидкие кристаллы образуются под воздействием излучения. В основном жидкокристаллическое состояние наблюдается у органических веществ с сильно вытянутыми макромолекулами.

В зависимости от ориентации молекул жидкие кристаллы делят на смектические, нематические и холестерические. Смектические жидкие кристаллы характеризуются одномерной пространственной упорядоченностью, слоистостью в расположении молекул (рис.10.15). Нематические жидкие кристаллы имеют ориентационную упорядоченность (рис.10.16). Они выстраиваются так, что их оси параллельны друг другу, но пространственной упорядоченности нет.

Холестерические жидкие кристаллы характеризуются такой ориентацией молекул, что их оси при переходе от слоя к слою располагаются по винтовой линии (рис.10.17).

Жидкие кристаллы изменяют свои свойства под действием различных внешних факторов: температуры, электрических и магнитных полей, механических деформаций, излучения. Поэтому жидкие кристаллы получили широкое применение в индикаторных устройствах, в системах хранения и обработки информации.

Лекция №11

Электростатика. Электрические свойства тел. Электрический заряд и закон его сохранения. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Силовые линии поля. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Потенциал. Разность потенциалов. Связь между напряженностью и потенциалом. Потенциал точечного заряда и сферы. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Электрическое смещение. Электрическая емкость. Конденсаторы. Соединения конденсаторов. Электроемкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля.

11.1. Электрические свойства тел. Электрический заряд. Закон сохранения заряда

Известно, что имеются два вида электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными. Наименьшую величину заряда е = 1,6021910 ^–19 Кл имеет элементарный заряд. Носителем положительного элементарного заряда является, например, протон - элементарная частица, входящая в состав ядра атома и имеющая заряд +е. Носителем отрицательного элементарного заряда - электрон. Его заряд -е.

Все существующие на практике заряды q = Ne, где N — целые числа, т.е, электрический заряд квантуется (если физическая величина может принимать только определенные дискретные значения, то говорят, что эта величина квантуется). Экспериментально установлено, что величина заряда не зависит от скорости, следовательно, электрический заряд является релятивистски инвариантным.

Как известно, все вещества состоят из атомов, а атом, в свою очередь, состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны. В целом атом электронейтрален, т. к. число протонов, несущих положительный заряд q₊=+ze (где z — порядковый номер элемента в таблице Менделеева), равно числу электронов, несущих отрицательный заряд q_- = -ze.

При электризации, например, трением, оба тела заряжаются разноименно: одно — положительно, а другое — отрицательно, т.е, одно тело теряет электроны, а другое приобретает их.

Если рассмотреть изолированную систему, через поверхность которой заряды не проходят, то можно утверждать: «Алгебраическая сумма электрических зарядов в изолированной системе есть величина постоянная», т.е.

.

Это один из фундаментальных законов физики — закон сохранения электрического заряда. Его опытным путем установил Фарадей.