Тема: Жидкие кристаллы.
Тип урока: изучение нового материала.
Цель урока:
Изучить основные свойства жидкокристаллических тел.
Добиться от учащихся понимания того, что различие в строении тел приводит к изменению их свойств.
Задачи:
1. Ознакомить учащихся с основами теории жидких кристаллов;
2. повысить информационную компетентность учащихся;
3. Ознакомить с основами применения жидких кристаллов в практической деятельности человека;
4. Активизировать познавательную деятельность школьников;
Ход урока
I. Орг. момент.
II. Актуализация опорного материала.
Задание 1..Ответитьте на вопросы:
v Каковы свойства кристаллических тел?
v Каковы свойства аморфных тел?
v Что называется изотропностью?
v Что называется анизотропией?
v Назовите виды кристаллических решеток.
v Приведите примеры кристаллических тел.
v Приведите примеры Аморфных тел.
v Что называется монокристаллом? Приведите примеры
v Что называется поликристаллом? Приведите примеры
Задание 2:Обсуждение вопросов
1.Шар, выполненный из монокристалла, при нагревании может изменить не только свой объем, но и форму. Почему?
Ответ: Монокристалл — это одиночный кристалл, у которого физические свойства зависят от направления внутри кристалла, то есть обладает анизотропией. Поэтому шар, выполненный из монокристалла, при нагревании может расширяться по различным направлениям неодинаково, следовательно, может изменить не только свой объем, но и форму.
2.Кубик из стекла и кубик, вырезанный из монокристалла кварца, опущены в горячую воду. Сохранят ли кубики свою форму?
Ответ: Стекло является аморфным твердым телом и обладает изотропией. Монокристаллы анизотропны. Следовательно, вследствие анизотропии теплового расширения (по разным направлениям тепловое расширение неодинаково) куб из кварца примет форму параллелепипеда. Кубик из стекла своей формы не изменит.
3.Почему в природе не существует кристаллов шарообразной формы?
Ответ: Все монокристаллы анизотропные, то есть физические свойства зависят от направления внутри кристаллов. Следовательно, рост кристаллов неодинаков по разным направлениям, и поэтому нельзя вырастить кристалл шарообразной формы.
I. Изучение нового материала
Жидкие кристаллы
Жидкие кристаллы (сокращённо ЖК) — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе)
Cлайд3
Жидкие кристаллы обладают одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия)
Cлайд4
По структуре ЖК представляют собой вязкие жидкости, состоящие из молекул вытянутой или дискообразной формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости
Cлайд5
Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности.
Cлайд6
Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер. Он обратил внимание, что у кристаллов холестерилбензоата и холестерилацетата было две точки плавления и, соответственно, два разных жидких состояния — мутное и прозрачное
Cлайд9
Однако, учёные не обратили особого внимания на необычные свойства этих жидкостей. Долгое время физики и химики в принципе не признавали жидких кристаллов, потому что их существование разрушало теорию о трёх состояниях вещества: твёрдом, жидком и газообразном. Учёные относили жидкие кристаллы то к коллоидным растворам, то к эмульсиям.
Cлайд10
Научное доказательство было предоставлено профессором университета Карлсруэ Отто Леманном после многолетних исследований, но даже после появления в 1904 году написанной им книги «Жидкие кристаллы» открытию не нашлось применения.
Cлайд11
В 1940 году Виктор Николаевич Цветков сформулировал фундаментальные представления современной физики жидких кристаллов, лежащие в основе применения мезоморфных жидкостей в технике
Cлайд12
В 1963 г. американец Дж. Фергюсон использовал важнейшее свойство жидких кристаллов — изменять цвет под воздействием температуры — для обнаружения невидимых простым глазом тепловых полей. После того, как ему выдали патент на изобретение, интерес к жидким кристаллам резко возрос
Cлайд13
Применение жидких кристаллов
Cлайд14
Одно из важных направлений использования жидких кристаллов — термография. Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. Неисправные элементы — сильно нагретые или холодные, неработающие — сразу заметны по ярким цветовым пятнам. Новые возможности получили врачи: жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль.
Cлайд15
С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы ультразвука
Cлайд16
Но самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ — информационная техника. От первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном размером с почтовую открытку прошло лишь несколько лет. Такие телевизоры дают изображение весьма высокого качества, потребляя меньшее количество энергии.
Жидкие кристаллы