Реферат: Жидкие кристаллы

Сенсация года. Некоторое время тому назад необыч­ной популярностью в США пользоваласьновинка юве­лирного производства, получившая название «перстень настроения». Загод было продано 50 миллионов таких перстней, т. е. практически каждая взрослая женщина имела этоювелирное изделие. Что же привлекло внима­ние любителибижутерии к этому перстню? Оказывается, он обладал совершенно мистическимсвойством реагиро­вать на настроение его владельца.Реакция состояла в том, что цвет камешка перстня следовал за настроением вла­дельца,пробегая все цвета радуги от красного до фио­летового. Вот это сочетаниетаинственного свойства уга­дывать настроение, декоративность перстня, обеспечи­ваемаяяркой и меняющейся окраской камешка, плюс низкая цена и обеспечили успех перстнюнастроения.

Пожалуй, именно тогда впервые широкие массы стол­кнулись сзагадочным термином «жидкие кристаллы». Ни­чего толком не было известно,говорилось, только, что камешек перстня сделан на жидком кристалле. Для чита­теля,который знаком с жидкими кристаллами, нужно сде­лать уточнение — на холестерическом жидком кристалле, а секрет перстнянастроения связан с его удивительными оптическими свойствами.

Зачем нужны Жидкие кристаллы. Все чаще на страницах научных, а последнее время инаучно-популярных журналов появ­ляется термин «жидкие кристаллы» (ваббревиатуре ЖК) и статьи, посвященные жидким кристаллам. В повседневной жизни мы сталкиваемся с часами,термометра­ми на жидких кристаллах. В наше время наука стала производительнойсилой, и поэтому, как правило, повышенный научный интерес к тому или иномуявлению или объекту означает, что это явление или объект представляет интересдля материаль­ного производства.  В этом отношениине являются ис­ключением и жидкие кристаллы. Интерес к ним прежде всего обусловленвозможностями их эффективного при­менения в ряде отраслей производственнойдеятельно­сти. Внедрение жидких кристаллов означает экономиче­скуюэффективность, простоту, удобство.

Жидкий кристалл — это специфическое агрегатное со­стояниевещества, в котором оно проявляет одновре­менно свойства кристалла и жидкости.Сразу надо огово­риться, что далеко не все вещества могут находиться вжидкокристаллическом состоянии. Большинство веществ может находиться только втрех, всем хорошо известных агрегатных состояниях: твердом или кристаллическом,жидком и газообразном.   Оказывается,   некоторые органические вещества,обладающие сложными молеку­лами, кроме трех названных состояний, могут образовы­ватьчетвертое агрегатное состояние — жидкокристалли­ческое.  Это состояниеосуществляется при плавлении кристаллов некоторых веществ. При их плавленииобра­зуется жидкокристаллическая фаза, отличающаяся от обычных жидкостей. Эта фаза существует в интервале оттемпературы плавления кристалла до некоторой более высокой температуры, принагреве до которой жидкий кристалл переходит в обычную жидкость. Чем же жидкийкристалл  отличается от жидкости и обычного кристалла и чем похож на них?Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладаеттекучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен. Этим он отличаетсяот известных всем кристаллов. Однако несмотря на это свойство, объединяющее егос жид­костью, он обладает свойством, характерным для кри­сталлов. Это —упорядочение в пространстве молекул, образующих кристалл. Правда, этоупорядочение не та­кое полное, как в обычных кристаллах, но тем не менее оносущественно влияет на свойства жидких кристаллов, чем и отличает их от обычныхжидкостей. Неполное про­странственное упорядочение молекул, образующих жид­кийкристалл, проявляется в том, что в жидких кристал­лах нет полного порядка впространственном располо­жении центров тяжести молекул, хотя частичный порядокможет быть. Это означает, что у них нет жесткой кри­сталлической решетки.Поэтому жидкие кристаллы, по­добно обычным жидкостям, обладают свойством текуче­сти.

Обязательным свойством жидких кристаллов, сбли­жающим их собычными кристаллами, является наличие порядка» пространственной ориентациимолекул. Такой порядок в ориентации может проявляться, например, в том, что вседлинные оси молекул в жидкокристалличе­ском образце ориентированы одинаково.

В зависимости от вида упорядочения осей молекул жидкиекристаллы разделяются на три разновидности: нематические, смектические и холестерические.

Немного истории. Как были обнаружены не­обычные свойства жидкихкристаллов? Вероятно, исследователи уже очень давно стал­кивались сжидкокристаллическим состоянием, но не от­давали себе в этом отчета. Тем неменее существование жидких кристаллов было установлено очень давно, почти столетиетому назад, а именно в 1888 году.

Первым, кто обнаружил жидкие кристаллы, был авст­рийскийученый-ботаник Рейнитцер. Исследуя новое син­тезированное им вещество холестерилбензоат,он обна­ружил, что при температуре 145° С кристаллыэтого ве­щества плавятся, образуя мутную сильно рассеивающую свет жидкость. Припродолжении нагрева по достижении температуры 179°С жидкость просветляется, т. е. начина­ет вести себя в оптическом отношении, как обычная жидкость, например вода. Неожиданныесвойства холестерилбензоата обнаружились в мутнойфазе. Рассматри­вая эту фазу под поляризационным микроскопом, Рей­нитцеробнаружил, что она обладает двупреломлением. Это означает, что показательпреломления света, т. е. скорость света в этой фазе, зависит от поляризации.

Явление двупреломления—это типично кристалличе­ский эффект,состоящий в том, что скорость света в кри­сталле зависит от ориентацииплоскости поляризации света. Существенно, что она достигает экстремальногомаксимального и минимального значений для двух вза­имно ортогональныхориентаций плоскости поляризации. Разумеется, ориентации поляризации,соответствующие экстремальным значениям скорости свете в кристалле,определяются анизотропией свойств кристалла и одно­значно задаются ориентациейкристаллических осей отно­сительно направления распространения света.

Поэтому сказанное поясняет, что существование дву­преломленияв жидкости, которая должна быть изотроп­ной, т. е. что ее свойства должны бытьнезависящими от направления, представлялось парадоксальным. Наиболееправдоподобным в то время могло казаться наличие в мутной фазе нерасплавившихсямалых частичек кристалла, кристаллитов, которые и являлись источникомдвупреломления. Однако более детальные исследования, к которым Рейнитцерпривлек известного немецкого фи­зика Лемана, показали, что мутная фаза неявляется двух­фазной системой, т. е. не содержит в обычной жидкостикристаллических включений, а является новым фазовым состоянием вещества. Этомуфазовому состоянию Леман дал название «жидкий кристалл» в связи с одновре­меннопроявляемыми им свойствами жидкости и кристал­ла. Употребляется также и другойтермин для названия жидких кристаллов. Это — «мезофаза», что буквально означает«промежуточная фаза».

В то время существование жидких кристаллов пред­ставлялоськаким-то курьезом, и никто не мог предполо­жить, что их ожидает почти через столет большое буду­щее в технических приложениях. Поэтому после некото­рогоинтереса к жидким кристаллам сразу после их от­крытия о них через некотороевремя практически за­были.

В конце девятнадцатого — начале двадцатого века многие оченьавторитетные ученые весьма скептически относились к открытию Рейнитцера иЛемана. Дело в том, что не только описанные противоречивые свойства жидких кри­сталловпредставлялись многим авторитетам весьма со­мнительными, но и в том, чтосвойства различных жидко­кристаллических веществ (соединений, обладавших жид­кокристаллическойфазой) оказывались существенно раз­личными. Так, одни жидкие кристаллы обладалиочень большой вязкостью, у других вязкость была невелика. Одни жидкие кристаллыпроявляли с изменением тем­пературы резкое изменение окраски, так что их цветпробегал все тона радуги, другие жидкие кристаллы та­кого резкого измененияокраски не проявляли. Наконец, внешний вид образцов, или, как принято говорить,тек­стура,  различных жидких кристаллов при рассматрива­нии их под микроскопомоказывался совсем различным. В одном случае в поле поляризационного микроскопамогли быть видны образования, похожие на нити, в дру­гом — наблюдались изображения,похожие на горный рельеф, а в третьем — картина напоминала отпечатки пальцев(см. рисунки на обложке). Стоял также вопрос, почему жидкокристаллическая фаза наблюдается при плавлении только некоторых веществ?

Время шло, факты о жидких кристаллах постепеннонакапливались, но не было общего принципа, который позволил бы установитькакую-то систему в представле­ниях о жидких кристаллах. Как говорят, насталовремя для классификации предмета исследований. Заслуга в создании основсовременной классификации жидких кри­сталлов принадлежит французскому ученомуЖ. Фриделю. В двадцатые годы Фридель предложил разделить все жидкие кристаллына две большие группы. Одну группу жидких кристаллов Фридель назвалнематическими, дру­гую смектическими. Он же пред­ложил общий термин для жидкихкристаллов — «мезоморфная фаза». Этот термин происходит от греческого слова«мезос» (промежуточный), а вводя его, Фридель хотел подчеркнуть, что жидкиекристаллы занимают про­межуточное положение между истинными кристаллами ижидкостями как по температуре, так и по своим физи­ческим свойствам.Нематические жидкие кристаллы в классификации Фриделя включали ужеупоминавшиеся выше холестерические жидкие кристаллы как />подкласс.

Самые “кристаллические” среди жидких кристаллов — смекатические. Для смекатических кристаллов характерна двумернаяупорядоченность. Молекулы размещаются так, чтобы их оси были параллельны. Болеетого, они “понимают” команду “равняйся” и размещаются в стройных рядах,упакованных на смекатических плоскостях, и в шеренгах — на нематических, чтопоясняет рис. 1а. Смекатическим жидким кристаллам свойственно многое из того, очем пойдет речь ниже, и нечто особенное — долговременная память. Записав,например, изображение на такой кристалл, можно затем долго любоваться “произведением”.Однако эта особенность смекатических кристаллов для воспроизводящих элементовиндикационных устройств, телевизоров и дисплеев не слишком удобна. Тем неменее, они находят применение в промышленности, к примеру, в индикаторахдавления.

Упорядоченность нематических сред ниже, чем у смекатических.Молекулам дозволено смещаться относительно длинных осей, поэтомуупорядоченность становится “односторонней”, а реакция на внешнее воздействиеотносительно быстрой, память — короткой. Смекатические плоскости отсутствуют, авот нематические сохраняются. Эту особенность нематиков поясняет рис. 1б.

Термин “холестерические жидкие кристаллы” не случаен,поскольку наиболее характерным и на практике самым используемым кристалломэтого класса является холестерин. Молекулы холестерина и аналогов размещаются внематических плоскостях. Особенность молекул холестерического типа в том, чтопри достаточно сильном боковом притяжении их вершины отталкиваются. Холестерин- доступный и достаточно дешевый материал, сырьем для которого богата любаяскотобойня. Очень сложные жидкокристаллические структуры образуют растворы мылав воде. Здесь можно получить слоистые, дисковые и даже шарообразные структуры.Словом, выбор материала широк.

В достаточно больших объемах кристаллической жидкостиобразуются домены, физические свойства которых подобны кристаллам. Однако вцелом она проявляет свойства, подобные обычным жидкостям. Доменная структуражидких кристаллов образуется по тем же причинам и законам, что всегнтоэлектриках и ферромагнетиках. Ситуация резко меняется в пленках, толщинакоторых сопоставима с радиусом взаимодействия молекул жидкости и пластин,формирующих слой. Это важно подчеркнуть, поскольку именно взаимодействиежидкого кристалла и формообразующих элементов создает тот легко управляемыйприбор, который столь активно встраивается в современную электронную технику.

Нематики.  Кристаллы некоторых органическихвеществ при нагревании, прежде чем расплавиться и перейти в обыч­ную жидкость,проходят при повышении температуры че­рез стадию жидкокристаллической фазы. Какмы увидим ниже, жидкокристаллических фаз может быть у одного и того жесоединения несколько. Но сначала для того, что­бы не осложнять знакомство сжидкокристаллической фазой несущественными здесь подробностями, рассмот­римнаиболее простую ситуацию, когда соединение обла­дает однойжидкокристаллической фазой. В этом случае процесс плавления кристалла идет в.две стадии) Сначала при повышении температуры кристалл испытывает «пер­воеплавление», переходя в мутный расплав. Затем при дальнейшем нагреве  до вполнеопределенной темпе­ратуры происходит «просветление» расплава. «Просвет­ленныйрасплав» обладает всеми свойствами жидкостей. Мутный расплав, который ипредставляет собой жидко' кристаллическую фазу, по своим свойствам существенноотличается от жидкостей, хотя обладает наиболее харак­терным свойством жидкости— текучестью. Наиболее рез­кое отличие жидкокристаллической фазы от жидкостипроявляется в оптических свойствах. Жидкий кристалл, обладая текучестью жидкости,проявляет оптические свойства всем нам знакомых обычных кристаллов)

Чтобы схематично представить себе устройство нематика, удобно образующие его молекулы представить в виде палочек. Для такойидеализации есть физические основания. Молекулы, образующие жидкие кристаллы,как уже говорилось, представляют собой типичные для многих органических веществобразования со сравни­тельно большим молекулярным весом, протяженности которыхв одном направлении в 2—3 раза больше, чем в поперечном. Можно считать, что направлениевведенных нами палочек совпадает с длинными осями мо­лекул. При введенной намиидеализации структуру нема­тика следует представлять как «жидкость одинаковоори­ентированных палочек». Это означает, что центры тяже­сти палочекрасположены и движутся хаотически, как в жидкости, а ориентация при этомостается у всех палочек  одинаковой и неизменной.

Напомним, что в обычной жидкости не только центры тяжестимолекул движутся хаотически, но и ориентации выделенных направлений молекулсовершенно случайны и не скоррелированны между собой.

Упругость жидкого кристалла. Выше в основном го­ворилось онаблюдениях, связанных с проявлением не­обычных оптических свойств жидкихкристаллов. Первым исследователям бросались в глаза, естественно, свойства,наиболее доступные наблюдению. А такими свойствами как раз и были оптическиесвойства. Техника оптическо­го эксперимента уже в девятнадцатом веке достиглавы­сокого уровня, а, например, микроскоп, даже поляриза­ционный, т. е.позволявший освещать объект исследова­ния поляризованным светом и анализироватьполяриза­цию прошедшего света, был вполне доступным прибо­ром для многихлабораторий.

Оптические наблюдения дали значительное количест­во фактов освойствах жидкокристаллической фазы, ко­торые необходимо было понять и описать.Одним из первых достижений в описании свойств жидких кристал­лов, как ужеупоминалось во введении, было создание теории упругости жидких кристаллов. Всовременной форме она была в основном сформулирована английским ученым Ф.Франком в пятидесятые годы.

Постараемся проследить за ходом мысли и аргумен­тамисоздателей теории упругости ЖК. Рассуждения бы­ли (или могли быть)приблизительно такими. Установле­но, что в жидком кристалле, конкретнонематике, сущест­вует корреляция (выстраивание) направлений ориента­ции длинныхосей молекул. Это должно означать, что ес­ли по какой-то причине произошлонебольшое наруше­ние в согласованной ориентации молекул в соседних точ­кахнематика, то возникнут силы, которые будут старать­ся восстановить порядок, т.е. согласованную ориентацию молекул. Конечно, исходной, микроскопической,причиной таких возвращающих сил является взаимодей­ствие между собой отдельныхмолекул.

Для кристаллов существует хорошо развитая теория упругости.Все знают, что деформация твер­дого тела прямо пропорциональна приложенной силеи обратно пропорциональна модулю упругости К. Возника­ет мысль, если оптическиесвойства жидких кристаллов подобны свойствам обычных кристаллов, то, можетбыть, жидкий кристалл, подобно обычному кристаллу, облада­ет и упругимисвойствами. Вспомните, что жидкий кри­сталл течет, как обычная жидкость. Ажидкость не прояв­ляет свойств упругости, за исключением упругости по от­ношениюк всестороннему сжатию, и поэтому для нее модуль упругости по отношению кобычным деформаци­ям строго равен нулю. Казалось бы, налицо парадокс. Но егоразрешение в том, что жидкий кристалл — это не обычная, а анизотропнаяжидкость, т. е. жидкость, «.свойства  которой различны в различныхнаправлениях.

Таким образом, построение теории упругости для жидкихкристаллов было не таким уж простым делом и нельзя было теорию, развитую длякристаллов, непо­средственно применить к жидким кристаллам.

Теория упругости жидких кристаллов, описывающая их каксплошную среду, т. е. претендую­щая только на описание свойств ЖК, усредненныхпо расстояниям больше межмолекулярных, приводит к вы­воду, что минимальнаяэнергия жидкого кристалла соот­ветствует отсутствию деформаций в нем.

Известно, какой популярностью у молодежи пользу­ютсяразличные электронные игры, обычно устанавлива­емые в специальной комнатеаттракционов в местах об­щественного отдыха или фойе кинотеатров. Успехи вразработке матричных жидкокристаллических дисплеев сделали возможным создание имассовое производство подобных игр в миниатюрном, так сказать, карманном ис­полнении.Например, всем хорошо знакома игра «Ну, погоди!», ос­военная отечественнойпромышленностью. Габариты этой игры, как у записной книжки, а основным ее эле­ментомявляется жидкокристаллический матричный дис­плей, на котором высвечиваютсяизображения волка, зай­ца, кур и катящихся по желобам яичек. Задача играюще­го,нажимая кнопки управления, заставить волка, пере­мещаясь от желоба к желобу,ловить скатывающиеся с желобов яички в корзину, чтобы не дать им упасть наземлю и разбиться. Здесь же отметим, что, помимо раз­влекательного назначения,эта игрушка выполняет роль часов и будильника, т. е. в другом режиме работы надисплее «высвечивается» время и может подаваться зву­ковой сигнал в требуемыймомент времени.

Еще один впечатляющий пример эффективности со­юза матричныхдисплеев на жидких кристаллах и микро­электронной техники дают современныеэлектронные словари, которые начали выпускать в Японии. Они пред­ставляют собойминиатюрные вычислительные машинки размером с обычный карманныймикрокалькулятор, в память которых введены слова на двух (или больше) языках икоторые снабжены матричным дисплеем и кла­виатурой с алфавитом. Набирая наклавиатуре слово на одном языке, вы моментально получаете на дисплее егоперевод на другой язык. Представьте себе, как улучшит­ся и облегчится процессобучения иностранным язы­кам в школе и в вузе, если каждый учащийся будет снаб­женподобным словарем) А наблюдая, как быстро изде­лия микроэлектроники внедряютсяв нашу жизнь, можно с уверенностью сказать, что такое время не за горами) Легкопредставить и пути дальнейшего совершенствова­ния таких словарей-переводчиков:переводится не одно слово, а целое предложение. Кроме того, перевод мо­жет бытьи озвучен. Словом, внедрение таких словарей-переводчиков сулит революцию визучении языков и технике перевода.

Жидкие кристаллы сегодня и завтра. Многие оптиче­ские эффекты в жидкихкристаллах, о которых рассказы­валось выше, уже освоены техникой и используютсяв изделиях массового производства. Например, всем из­вестны часы с индикаторомна жидких кристаллах, но не все еще знают, что те же жидкие кристаллы использу­ютсядля производства наручных часов, в которые встро­ен калькулятор. Тут уже дажегрудно сказать, как на­звать такое устройство, то ли часы, то ли компьютер. Ноэто уже освоенные промышленностью изделия, хотя всего десятилетия назадподобное казалось нереальным. Перспективы же будущих массовых и эффективных при­мененийжидких кристаллов еще более удивительны. По­этому стоит рассказать о несколькихтехнических идеях применения жидких кристаллов, которые пока что нереализованы, но, возможно, в ближайшие несколько лет послужат основой созданияустройств, которые станут для нас такими же привычными, какими, скажем, сейчасявляются транзисторные приемники.

Оптический микрофон. В системах оптической обработкиинформации и связи возникает необходимость преобразовывать не только световыесигналы в световые, но и другие самые разнообразные воздействия в световыесигналы. Такими воздействиями могут быть давление, звук, температура,деформация и т. д. И вот для преобразования этих воз­действий в оптическийсигнал жидкокристаллические ус­тройства оказываются опять-таки очень удобными ипер­спективными элементами оптических систем.

Конечно, существует масса методов преобразовыватьперечисленные воздействия в оптические сигналы, одна­ко подавляющее большинствоэтих методов связано сна­чала с преобразованием воздействия в электрическийсигнал, с помощью которого затем можно управлять световым потоком. Такимобразом, методы эти двусту­пенчатые и, следовательно, не такие уж простые и эко­номичныев реализации. Преимущество применения в этих целях жидких кристаллов состоит втом, что с их помощью самые разнообразные воздействия можно не­посредственнопереводить в оптический сигнал, что уст­раняет промежуточное звено в цепивоздействие—све­товой сигнал, а значит, вносит принципиальное упроще­ние вуправление световым потоком. Другое достоинст­во ЖК-элементов в том, что онилегко совместимы с уз­лами волоконно-оптических устройств.

Чтобы проиллюстрировать возможности с помощью ЖК управлятьсветовыми сигналами, расскажем о прин­ципе работы «оптического микрофона» на ЖК—устрой­ства,предложенного для непосредственного перевода акустического сигнала воптический.

Принципиальная схема устройства оптического мик­рофона оченьпроста. Его активный элемент представляет собой ориентированный слой нематика.Звуковые коле бания создают периодические во времени деформации слоя, вызывающиетакже переориентации молекул и модуляцию поляризации (интенсивности)проходящего поляризованного светового потока.

Исследования характеристик оптического микрофона на ЖКпоказали, что по своим параметрам он не уступает су­ществующим образцам и можетбыть использован в оп­тических линиях связи, позволяя осуществлять непосред­ственноепреобразование звуковых сигналов в оптиче­ские. Оказалось также, что почти вовсем температурном интервале существования нематической фазы егоакустооптические характеристики практически не изменяются

Как сделать стереотелевизор. В качестве еще одного заманчивого,неожиданного и касающегося практически всех применений жидких кристаллов стоитназвать идею создания системы стереотелевидения с применением жидкихкристаллов. Причем, что представляется особен­но заманчивым, такая система«стереотелевидения на жидких кристаллах» может быть реализована ценой оченьпростой модификации передающей телекамеры и до­полнением обычных телевизионныхприемников специ­альными очками, стекла которых снабжены жидкокристаллическими фильтрами.

Идея этой системы стереотелевидения чрезвычайно проста. Еслиучесть, что кадр изображения на телеэкра­не формируется построчно, причем так,что сначала вы­свечиваются нечетные строчки, а потом четные, то с по­мощьюочков с жидкокристаллическими фильтрами лег­ко сделать так, чтобы правый глаз,например, видел толь­ко четные строчки, а левый — нечетные. Для этого доста­точносинхронизировать включение и выключение жидко­кристаллических фильтров, т. е.возможность восприни­мать изображение на экране попеременно то одним, то другимглазом, делая попеременно прозрачным то одно, то другое стекло очков свысвечиванием четных и нечет­ных строк.

Теперь совершенно ясно, какое усложнение передаю­щейтелекамеры даст стереоэффект телезрителю. На­до, чтобы передающая телекамерабыла стерео, т. е. чтобы она обладала двумя объективами, соответствую­щимивосприятию объекта левым и правым глазом чело­века, четные строчки на экранеформировались с по­мощью правого, а нечетные—с помощью левого объ­ективапередающей камеры.

Система очков с жидкокристаллическими фильтра­ми—затворами,синхронизированными с работой телеви­зора, может оказаться непрактичной длямассового при­менения. Возможно, что более конкурентоспособной ока­жется стереосистема,в которой стекла очков снабжены обычными поляроидами. При этом каждое из стеколоч­ков пропускает линейно-поляризованный свет, плоскость поляризации которогоперпендикулярна плоскости поля­ризации света, пропускаемого вторым стеклом.Стерео же эффект в этом случае достигается с помощью жидко­кристаллическойпленки, нанесенной на экран телевизо­ра и пропускающей от четных строк светодной линей­ной поляризации, а от нечетных—другой линейной по­ляризации,перпендикулярной первой.

Какая из описанных систем стереотелевидения будет реализованаили выживет совсем другая система, покажет  будущее.

Очки для космонавтов. Знакомясь ранее с маской дляэлектросварщика, а теперь с очками для стереотелевидения, бы заметили, что вэтих устройствах управляемый жидкокристаллический фильтр перекрывает сразу всеполе зрения одного или обоих глаз. Между тем сущест­вуют ситуации, когда нельзяперекрывать все поле зрения человека и в то же время необходимо перекрыть от­дельныеучастки поля зрения.

Например, такая необходимость может возникнуть у космонавтовв условиях их работы в космосе при чрез­вычайно ярком солнечном освещении, неослабленном ни атмосферой, ни облачностью. Эту задачу как в случае маски дляэлектросварщика или очков для стереотеле­видения позволяют решить управляемыежидкокристаллические  фильтры.

Усложнение очков в этом случае состоит в том, что поле зрениякаждого глаза теперь должен перекрывать не один фильтр, а несколько независимоуправляемых фильтров. Например, фильтры могут быть выполнены в видеконцентрических колец с центром в центре стекол очков или в виде полосок настекле очков, каждая из которых при включении перекрывает только часть полязрения глаза.

Такие очки могут быть полезны не только космонав­там, но илюдям других профессий, работа которых мо­жет быть связана не только с яркимнерассеянным осве­щением, но и с необходимостью воспринимать большой объемзрительной информации.

Например, в кабине пилота современного самолета огромноеколичество панелей приборов. Однако не все из них нужны пилоту одновременно.Поэтому использо­вание пилотом очков, ограничивающих поле зрения, мо­жет бытьполезным и облегчающим его работу, так как помогает сосредоточивать еговнимание только на части нужных в данный момент приборов и устраняет отвлека­ющеевлияние не нужной в этот момент информации.

Подобные очки будут очень полезны также в биоме­дицинскихисследованиях работы оператора, связанной с восприятием большого количествазрительной инфор­мации. В результате таких исследований можно выявить скоростьреакции оператора на зрительные сигналы, оп­ределить наиболее трудные иутомительные этапы в его работе и в конечном итоге найти способ оптимальнойорганизации его работы. Последнее значит определить на­илучший способрасположения панелей приборов, тип индикаторов приборов, цвет и характерсигналов различ­ной степени важности.

Фильтры подобного типа и индикаторы на жидких кристаллах,несомненно, найдут (и уже находят) широкое применение в кино-, фотоаппаратуре.В этих целях они привлекательны тем, что для управления ими требуется ничтожноеколичество энергии, а в ряде случаев позво­ляют исключить из аппаратуры детали,совершающие механические движения. А как известно, механические системы частооказываются наиболее громоздкими и не­надежными.

Какие механические детали кино-, фотоаппаратуры имеются ввиду? Это прежде всего диафрагмы, фильт­ры — ослабители светового потока,наконец, прерывате­ли светового потока в киносъемочной камере, синхрони­зованныес перемещением фотопленки и обеспечиваю­щие покадровое ее экспонирование.

Принципы устройства таких ЖК-элементов ясны из предыдущего. Вкачестве прерывателей и фильтров-ос­лабителей естественно использоватьЖК-ячейки, в кото­рых под действием электрического сигнала изменяетсяпропускание света по всей их площади. Для диафрагм без механических частей—системыячеек в виде кон­центрических колец, которых могут под действием элек­трическогосигнала изменять площадь пропускающего свет прозрачного окна. Следует такжеотметить, что сло­истые структуры, содержащие жидкий кристалл и фото­полупроводник,т. е. элементы типа управляемых оп­тических транспарантов, могут бытьиспользованы не только в качестве индикаторов, например, экспозиции, но и дляавтоматической установки диафрагмы в кино-, фотоаппаратуре.

При всей принципиальной простоте обсуждаемых устройств ихширокое внедрение в массовую продукцию зависит от ряда технологическихвопросов, связанных с обеспечением длительного срока работы ЖК-элемен-тов, ихработы в широком температурном интервале, на­конец, конкуренции с традиционнымии устоявшимися техническими решениями и т. д. Однако решение всех этих проблем— это только вопрос времени, и скоро, на­верное, трудно будет себе представитьсовершенный фо­тоаппарат, не содержащий ЖК-устройства.

1. В. де Же. Физические свойства жидкокристаллических веществ. 

2. П. де Жен «Физика жидких кристаллов», 

3. С.Чандрасекар «Жидкие кристаллы».

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Б.М.Теоретическая физика. Т.5. Статистическая    физика. 

5. Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Статистическая физика макромолекул М.: