Автореферат (1149399)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Санкт-Петербургский Государственный УниверситетНа правах рукописиКокорин Дмитрий ИвановичДиффузия света и когерентное обратноерассеяние в нематических жидких кристаллах01.04.02 – Теоретическая физикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург – 2014Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:д.ф.-м.н., Аксёнова Елена Валентиновна,Официальные оппоненты:Даринский Анатолий Анатольевич,д.ф.-м.н., профессор,Институт высокомолекулярных соедине­ний РАН, главный научный сотрудник,Захаров Александр Васильевич,д.ф.-м.н., старший научный сотрудник,Институт проблем машиноведения РАН,заведующий сектором,Ведущая организация:Физико-технический институтим.

А.Ф. Иоффе РАНЗащита состоится «»2014 г. вчасов на заседании дис­сертационного совета Д 212.232.24 при Санкт-Петербургском государствен­ном университете, по адресу: 199004, Санкт-Петербург, Средний пр. В.О., д.41/43, ауд. 304С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского го­сударственного университета и на сайте http://spbu.ru/science/disser/.Автореферат разослан «»2014 г.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью,просьба высылать по адресу 198504, Санкт-Петербург, Ульяновская ул., д.1,корпус И, каб.

421 на имя ученого секретаря диссертационного совета.Ученый секретарь диссертационного совета,д.ф.-м.н.,Аксёнова Е.В.3Общая характеристика работыАктуальность темы исследования. Исследование многократного рас­сеяния света в жидких кристаллах привлекает большое внимание в течениемногих лет. Наиболее детально исследуются нематические жидкие кристаллы(НЖК).

Оптические свойства этих систем хорошо известны и, как правило,для них с высокой точностью измерены все необходимые оптические характе­ристики. С точки зрения проблем многократного рассеяния жидкие кристаллывыделены тем, что в них в отличие от других изучаемых объектов источникоммногократного рассеяния являются не отдельные частицы, как в суспензиях, ине структурные неоднородности, как в неоднородных твердых диэлектриках, атепловые флуктуации ориентации, амплитуда и корреляционные свойства ко­торых хорошо исследованы как экспериментально, так и теоретически.Сложность исследования многократного рассеяния в НЖК обусловленатем, что эта система обладает значительной оптической анизотропией, а инди­катриса однократного рассеяния имеет сложную структуру.Наиболее интересными и хорошо изученными эффектами в многократномрассеянии в нематических жидких кристаллах являются когерентное обратноерассеяние и диффузия света.Диффузия света в НЖК рассматривалась в работах [1–3].

Эксперимен­тально компоненты тензора диффузии измерялись путем пропускания корот­кого светового импульса через слой с НЖК [3], а также по деформации све­тового пучка [1], прошедшего сквозь образец. Для аналитического вычислениякоэффициентов диффузии применялись два подхода. Один подход используетаналогию между переносом излучения и задачей рассеяния электронов на при­месях, для которой выражения для коэффициентов диффузии были полученыпри помощи формулы Кубо–Гринвуда [2].

Другой подход предполагает постро­ение приближенного решения интегрального уравнения Бете–Солпитера [1].Эффект когерентного обратного рассеяния детально исследован теорети­4чески и экспериментально для различных систем, в том числе и для жидкихкристаллов [4, 5]. Описание пика обратного рассеяния сводится к суммированиюлестничных и циклических диаграмм. Эта задача точно решается для системыточечных рассеивателей, а для рассеивателей конечных размеров или флукту­аций с конечным радиусом корреляции вводятся приближения, точность кото­рых не всегда удается контролировать из-за сложности решаемой задачи.Также к настоящему времени детально разработаны методы численногомоделирования многократного рассеяния [1, 6], которые позволяют избежатьмногих трудностей, возникающих при аналитических расчетах.

Ввиду значи­тельной сложности задачи как аналитические, так и численные подходы ис­пользуют некоторые упрощающие предположения. Несмотря на эти упрощенияавторам удалось показать тензорный характер коэффициента диффузии и по­лучить узкий пик когерентного обратного рассеяния с эллиптической формойпоперечных сечений.Цели и задачи диссертационной работы: Появление новых экспери­ментальных данных о диффузии света [3] и когерентном обратном рассеянии [4]ставит вопрос о том, насколько хорошо согласуются между собой результа­ты теории, моделирования и эксперимента. Естественным решением этой про­блемы является проведение моделирования многократного рассеяния света вНЖК, не использующее упрощающих предположений о свойствах жидкого кри­сталла. Целью исследования было решить эту проблему и сравнить результатымоделирования с результатами аналитических исследований и эксперименталь­ными данными.Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:∙ Предложено обобщение стандартной схемы моделирования многократно­го рассеяния на случай одноосной среды с произвольной достаточно глад­кой индикатрисой однократного рассеяния.∙ Проведено моделирование диффузии света в НЖК без использования5упрощающих предположений о свойствах жидкого кристалла.∙ Проведено моделирование когерентного обратного рассеяния света в НЖК,не пренебрегающее различием модулей Франка.Научная новизна и практическая значимость В диссертации впер­вые решены следующие задачи:∙ Предложено обобщение подхода к моделированию многократного рассе­яния на случай анизотропных сред с произвольной достаточно гладкойиндикатрисой однократного рассеяния.

Предложенный способ моделиро­вания может быть использован в различных областях физики, таких какокеанология, геофизика, физика атмосферы, биофизика, задачах меди­цинской диагностики и других.∙ Проведено моделирование многократного рассеяния света в НЖК, не пре­небрегающее различием модулей Франка.∙ Проведен анализ перехода от процесса многократного рассеяния света кдиффузионному режиму.∙ При помощи моделирования исследована зависимость компонент тензо­ра анизотропной диффузии от напряженности внешнего магнитного по­ля, ориентирующего жидкий кристалл. Обнаружено, что эта зависимостьимеет немонотонный характер. Предложено качественное объяснение та­кого немонотонного поведения.∙ Рассчитана зависимость тензора анизотропной диффузии от длины волныпадающего на НЖК света.∙ Проведено моделирование когерентного обратного рассеяния света в НЖК,не использующее упрощающие предположения о свойствах жидкого кри­сталла.6На защиту выносятся следующие результаты и положения:∙ Проведено моделирование многократного рассеяния света в НЖК.

Пока­зано, что переход от описания в терминах отдельных кратностей рассея­ния к диффузионному режиму происходит после 10 ÷ 15 актов рассеяния.∙ Предсказанные моделированием значения поперечного коэффициента диф­фузии хорошо согласуются с известными данными. Для продольного ко­эффициента диффузии моделирование предсказывает большие значения,чем эксперимент и результаты приближенных аналитических вычисле­ний.∙ Обнаружена немонотонная зависимость рассчитанных коэффициентов ани­зотропной диффузии от напряженности магнитного поля, ориентирующе­го НЖК.

Немонотонность обусловлена оптической анизотропией жидкогокристалла.∙ Показано, что в оптическом диапазоне компоненты тензора диффузиименяются в несколько раз в зависимости от длины световой волны.∙ При помощи моделирования получен близкий по ширине к эксперимен­тальному пик когерентного обратного рассеяния для ориентированныхНЖК.Степень достоверности и апробация результатов. Моделированиепроводилось хорошо апробированным методом Монте-Карло, описывающим мно­гократное рассеяние, как случайное блуждание частиц в среде. Использоваласьизвестная модель однократного рассеяния.

На каждом этапе моделирования вы­полнялся контроль точности проведенных расчетов.Основные результаты диссертации докладывались на международных кон­ференциях:∙ 24th International Liquid Crystal Conference, Майнц, Германия, 20127∙ 25th International Liquid Crystal Conference, Дублин, Ирландия, 2014и на семинарах кафедры статистической физики физического факультета СПбГУ.Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 3 печатных рабо­тах [A1, A2, A3] в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования резуль­татов кандидатских и докторских диссертаций.Личный вклад автора.

Содержание диссертации и основные положе­ния, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубли­кованные работы. Подготовка к публикации полученных результатов проводи­лась совместно с соавторами, причем вклад диссертанта был определяющим.Все представленные в диссертации результаты получены лично автором.Структура и объем диссертации.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации