Способ определения показателей преломления жидких кристаллов
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ()9) (21) Зс51) G 01 H 21/45
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
q,-g. +4 1 + -9 )1+ ;
С0
00 М
00 вам
4ь
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHP4ITHA (21) 3590252/18-25 (,22) 10.03.83 (46) 23.04.84. Бюл. NQ 15 (72) А М. Кульша, В.И.Науменко и С.Е.Яковенко (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад. А, H. Севченко (53) 535.24(088.8) (56) 1. В, де Же. Физические свойства жидкокристаллических веществ. М., Мир, 1982.
2. Dunmur D. et al. Interfегоmeter method of liquid crystal refraction index determication. Nol.
Cryst. 45, Х 1-2, с. 127-144. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКИХ
КРИСТАЛЛОВ, включающий регистрацию интерференционного спектра пропускания контролируемого слоя жидкого кристалла, и определение по интерференционному спектру искомого показателя преломления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений показателя преломления, регистрацию проводят для плоскопараллельного слоя, причем определяют спектральные частоты четырех произвольных экстремумов интерференции, раэность порядков интерференции для любых двух пар указанных экстремумов, определяют приближенный порядок одного из интерференционных экстремумов по формуле
ДК.. 4, к=
1 )) -1I.
1 )
ЬК дК.. 1); );(;+1))
ФЕ jj 31 1
"е э
re 1, М1, 1.1,, 4 - частоты четырех ь инте рференционных экстремумов;
Ы(° .; 3K - разность порядков интерференции
;е,а ,экстремумов, и определяют показатель преломления h на частоте f. по формуле
К;
2d4 где К - округленный до ближайшего це1 лого значения порядок интерфеpeHtlHH
3 ««òîïøèíà слоя жидкого кристалла.
1087844.зоне беэ привлечения дополнительного обо;рудования.
Поставиенная цель достигается тем, что согласно способу определения показа« телей преломления, включающему регистрацию интерференционного спектра пропускания контрааируемого слоя жидкого кристалла и определение по ингерференционному спектру искомого показателя прелсвщения, регистрацию проводят для плосжопараилельного слоя, причем определяют спектральные частоты четырех проиэвоаВных экстремумов дия любых двух цор указанных экстремумов, определяют приближенный порядок К; одного из интерференционных экстремумов по формуле дК..у, 5,1 j
К/ где. т, 41,, М - частоты четырех
j 1 Ф Е интерференциоиных экстремумощ
A" 1, C - разности порядков
3,1! интерференции ; 6 экстре 4увщв и определяют показатель прелоьщения на частоте 41 по формуле
n = Kt —, 2сИ; где М - округленный до ближайшего. целого значения порядок интерфеP9HQRR
8 тОищенв слоя жидкОго кристалла
Для четырех интерференционных экстремумов выпа няются следующие соотнощения между оптической разностью хода и длиной водны Л;
Точность Определения показателей пре- © ломления данным способом зависит От точности измерения угла клина и расстояний между интерференционными полосами н составляет примерно 0,3%И), Однако "известный способ позволяет ап- ц редеиять показатели преломления жидких . кристаллов с невысокой точностью по сраь нению с точностью определения показателей препомиеиия иэотропных жидкостей.
Кроме того, дия проведения измерений по у данному способу в инфракрасной области спектра необходимо изготовлять специальные приспособления к спектральным приборам.
Белью изобретения является повышение точности измерения показателей преломления жидких кристаллов и Обеспечение воэможности Определения показа елей .преломления в широком частотном диапаК °
2п 4=К Л.=
j 1 ф у °
К.
2и ol-™К Л.=
1 1 1
К
gn а=К„Л =
1(К йеъяп=Ф<р Л = е
Изобретение относится к области исспедования и анализа физических свойств жидких кристаллов путем измерения показателя преломления оптически прозрачных слоев и может быть использовано в эиект» > ронной промышленности.
Известен способ измерения показателей преломления жидких кристаллов, в соотвеч ствии с которым изготавливают кииновидный образец плвнарно ориентированного жидкого кристалла, и измеряют отклонение прошедших через aего лучей различной поляризации. Прв этом точность определения показателей преломления определяется, в Первую очередь, точностью измерения угла клина и составляет примерно 0,2% (1).
Однако для достижения этой точности необходим монохроматичный источник света с рвсхоцимостью не более 0,001 рад.
Наиболее близким по технической сущности к нзобретенщо является способ определения показателей преломиения жидких кристаллов, вкиючаюнщй регистрацию интерференционного спектра пропусквния контролируемого слоя жидкого кристалла и определения по икгерференциониому спектру искомого показателя преломления, основанный иа получении ингерференцкоиных понос равной толщины в клиновидном 30 образце Е23 ..
Па измеренному расстоянию dx между поносами, разность порядков интерференции которых равна дК, рассчитываки показатель преломления нв длине воины .
dКЛ
Zaf Ax
ГДЕ В(- УГОП Киппа.
v -Ì, +1) (1 +1Ц.V (1..4.) 1087844
Ь.п.+8 g -4
l =,++6, ; У ++S,- /. 5
Подставляя это в формулы (3) и (5) и вычитая. (4) из (3) и (6) из (5), получаем
К; K.
11 jI и +8(4 -4 рбмк („+4 1 Й 11 1< К д 2д(- }, :(8)
ВычитаЯ (7) иэ (8), псаучаем формулу дпя
dk дК... jfj
30 1 °
2d где дК К. у -" К1- К, дК, К °
Подставляя ее в уравиейие (7 и решая полученное равенство относительно р>, после подстановки в формулу (4) по лучаем требуемое выражение для порядка интерференции К, т.е. формулу (1).
Вследствие неточного учета дисперсии это значение отличается от истинного, которое должно быть целым. При точности отсчета частоты, 0,1%, вполне достижимой в серийных спектральных приборах, рассчитанное значение отличается от ис45 тинного не более, чем на 0,3% и истинное значение порядка интерференции получают;округлением. приближенного значения до ближайшего целого.
Таким образом, определяя частоты интерференпионных экстремумов и рассчитывая порядок интерференции дпя одного из интерференционных экстремумов, легко
I рассчитать показатель преломления жидкого кристалла на частоте одного из иитерференционных экстремумов. Для осуществления предлагаемого способа регист» рируют интерференционный спектр исслеЭ где d, n - толщина пленки жидкого кристалла и его показатель преломления на частоте 4;;
К - порядок интерференции, 1
Раэложейие дисперсионной формулы 5
Зельмейера дпя показателя преломления в ряд по частотам имеет вид 1 4 4 SV+ ° „
Выражая п и о,через и, и п, и n через А с точностью до 4 получаем
10 дуемого слоя жидкого кристалла при помоши спектрофотометра. Пример.. Рассмотрим реализацию спбсооа на двухлучевом спектрофотометре Sp е с о г d 61М ЭК. Исследуемый слой жидкого кристалла помешают в рабочий канал кюветного отделения прибора вместе с ориентированным вдоль одной из оптических осей жидкого кристалла попяризатором. Излучение от имекицегося в приборе источника с помощью системы зеркал направляют в монохроматоре Затем монохроматический пучок расщеппяют на два одинаковых пучка (рабочий и опорный), которые направляют через кюветное отде- леннее Поверхности «онтропируемого слоя жидкого кристалла создают два отраженных рабочих пучка, которые интерферируют.
Вследствие интерференции интенсивность рабочего пучка изменяется с изменением длины волны излучения. Затем сравнивают интенсивности рабочего и опорного пучков, направляя из поочередно с определенной частотой на приемник излучения, выделяя, усиливая и регистрируя переменную компоненту сигнала на данной частоте, представпяюшую собой отношение коэффициентов пропускания образца и эталона (в случае отсутствия эталона - Про пускание образца}. При сканировании дпи ны волны излучения это отношеиИе изменяется по периодическому закону, девая интерференционный спектр пленки.
Тошцину слоя жидкого кристагща определяют по интерференционной картине в незаполненной кювете. Затем по формуле (1) вычисляют приближенное значение порядка интерференции для одного ia максимумов интерференционной картины, определяют истинное значение этой величины и вычисляют по формуле (2) значение показателя преломления слоя жидкого кристалла. на частоте 1 или на частоте
Ч; любого другого максимума интерференции, порядок которого k; можно посчитать„зная К .
Для слоя и-метоксиоензилиден-п -бутиланилина толщиной 88,95 мкм при 22оС и попяриэации излучения, перпендикулярной оси жидкого кристалла на спектроф< тометре Specor d 6183R получены следующие значения: М = 5245 см "5794 см ",Я.К 8461 см ", у
9007 см, и К15, и К1 = 15.
Рассчитанный приближенный порядок интерференции К 1 = 157,82, истинное зна чение К 158. Величина показателя преломления n = 1,5329 + 0,0006.
1 087844
Огноснтельная ошибка определения показателя преломления данным способом обусповлена только погрешностью измерения час готы интерференцнонного максимума н составляет при нспсаьзовании се нй- S ных спектральных приборов 0,02 - 0,06%, что q 5 — 10 раз превышает точность оцределения показателей преломления способом, основанным на регистрации икгерференпни в клиновидном образце.
1О
Использование предлагаемого способа определения показателей преломления жндкнх кристаллов обеспечивает, по сравненню с нзвестнымн, более высокую точноогь во всей области прозрачности жидкнх крнсталлов (прнмерно от 3000 см " до 20000 см " ), а также снижение затрат на исследования, так как не требуется специального оборудования. Кроме тсьго, он позволяет упростить изготовление жидкокристаллических пленок для ис- >следовательских целей, так как не т предъявляет высоких требований к их качеству.
Составитель С.С. Голубев
Редактор П.Коссей Техред B.Äàëåêîðåé Корректор О.Тигор . Заказ 2647/38 Трк 823 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
