Изучение двойного лучепреломления наведённое ультразвуком
Категория реферата: Рефераты по физике
Теги реферата: ответы 4 класс, реферат память
Добавил(а) на сайт: Изосим.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Следующая страница реферата
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 (Т.
2. Перепады температуры /градиенты/ в образце (Т.
3. Погрешность измерения температуры образца ( 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.
При наличии химически чистого вещества основная задача по очистке сводится
к обеспыливанию образца. Общеизвестным и наиболее надёжным способом
очистки жидкостей от пыли является их многократная перегонка, но жидкие
кристаллы обеспыливатъ таким способом, ввиду их физико-химических свойств, очень трудно. Поэтому нами был использован способ фильтрования образцов
через плотный тефлоновый фильтр с диаметром пор 0.2 мкм.
Для фильтрования был изготовлен специальный держатель фильтра, /рис. 3/, изготовленный из нержавеющей стали. 0собенность фильтрования заключается в
том, чтобы отфильтрованная часть образца не соприкасалась с атмосферным
воздухом и не загрязнялась им. Кратко опишем ход фильтрования.
Держатель фильтра б помощью резинового уплотнительного кольца и
металлической гайки соединялся со стеклянной трубкой, к которой был
приварен шарик для ополаскивания и кювета. В трубке имелось также олива для
откачки воздуха из системы. Общий вид системы филътрования показан на
(рис.3). В корпус держателя фильтра наливался расплав фильтруемого образца
и через оливу проводиласъ откачка воздуха из системы с помощью
форвакуумного насоса. В результате созданной таким образом разности
давлений расплав продавливается через фильтр. После заполнения кюветы на
1/3 проводилось ополаскивание кюветы, а затем эта порция сливалась в
боковой шарик.
Все операции проводились без разгерметизации фильтрующей системы.
Ополаскивание проводилось тремя порциями расплава и сводило содержание пыли
в кювете к минимуму, а затем кювета заполнялась полностью. Потом держатель
фильтра закрывался крышкой с тефлоновым уплотнением и в кювете создавался
вакуум. Откачав из заполненной сиетемы, воздух и перекрыв шланг для откачки
на оливе, кювета отпаивалась.
§4 Методика измерения двулучепреломления наведённого ультразвуком в изотропной фазе жидких кристаллов.
Принцип работы установки для измерения акустического двулучепрелемления
заключается в следующем:
Луч от лазера ЛГ-38 проходит через телескопическую систему, при помощи
которой диаметр пучка уменьшается до 1.5 мм и падает на кювету, заполненную
жидким кристаллом, под углом 90°относительно направления распространения
звука, а на выходе из кюветы принимается фотоумножителем. В определенном
положении поляризатора и анализатора, между которыми находится кювета, /они
скрещены/, свет через эту систему в отсутствие звука не проходит. Как
только звук “наводит” двулучепреломление, в выходящем из кюветы световом
потоке появляется компонента с вектором поляризации, повернутым по
отношению к анализатору на угол . В этом случае на фотоумножителъ
падает световой поток с интенсивностью /падающий на
кювету свет поляризован под углом 450 относитeльно направления вертикали/.
Здесь - интенсивность света, измеренная при параллельном положении
поляризаторов в отсутствии звука. Для того, чтобы измерить , выходящий из кюветы световой поток модулируется при помощи механического
модулятора и после этого сигнал воспринимается фотоумножителем. Для того, чтобы ослабить интенсивность светового потока перед лазером ЛГ-38
устанавливаются два нейтральных светофилътра, ослабляющие свет
соответственно в 12 и 145 раз.
Величина наведенного двулучепреломления связана с простым соотношением (8)
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: мини сочинение, контрольные 8 класс.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Следующая страница реферата