ROMÂNIA Rezumatul tezei de doctorat - phys.uaic.ro · Mulţumesc conducătorului ştiinţific,...

UNIVERSITATEA ,,ALEXANDRU IOAN CUZA”

FACULTATEA DE FIZICĂ

IAŞI, ROMÂNIA

Rezumatul tezei de doctorat

CONTRIBUŢII LA STUDIUL FOLIILOR

ANIZOTROPE POLIMERE

Conducător ştiinţific,

Prof. univ. dr.

Dana Ortansa Dorohoi

Doctorand,

Ecaterina Aurica Crîngeanu

(căs. Angheluţă)

IAȘI-2010

Universitatea ,,Alexandru Ioan Cuza” Iași

În atenţia

.....................................................................................................

Vă facem cunoscut că în data de 28 ianuarie 2011, ora 10.00, în

sala L1, doamna Crîngeanu (căs. Angheluţă) A. Ecaterina Aurica va

susţine, în şedinţă publică, teza de doctorat:

CONTRIBUŢII LA STUDIUL FOLIILOR

ANIZOTROPE POLIMERE

în vederea obţinerii titlului ştiinţific de doctor în domeniul fundamental

Ştiinţe Exacte, domeniul Fizică.

Comisia de examinare a tezei:

Preşedinte

Prof. univ. dr. Ovidiu - Florin CALŢUN

Director Executiv Școala Doctorală Fizică

Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” Iaşi

Conducător Ştiinţific

Prof. univ. dr. Dana Ortansa DOROHOI

Facultatea de Fizică, Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” Iaşi

Referenți:

Prof. univ. dr. Simion AȘTILEAN

Facultatea de Fizică, Universitatea „Babeş Bolyai” Cluj Napoca

C.P.I dr. Virgil BĂRBOIU

Institutul de Chimie Macromoleculară „Petru Poni” Iaşi

Prof. univ. dr. Nicoleta DUMITRAŞCU

Facultatea de Fizică, Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” Iaşi

Vă invităm pe această cale să participaţi la şedinţa publică de

susţinere a tezei.

Mulţumesc conducătorului ştiinţific, prof. univ. dr. Dana Ortansa Dorohoi,

pentru suportul logistic, indicaţii şi sprijinul moral

oferite pe parcursul perioadei de doctorat.

Mulţumesc comisiei de examinare a tezei pentru sprijinul şi încrederea

acordată în calitate de referenţi.

CONTRIBUŢII LA STUDIUL FOLIILOR ANIZOTROPE POLIMERE

CUPRINS INTRODUCERE 6

Motivarea temei alese 7

PARTEA I - STUDIU DE LITERATURĂ 11

I. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND

PROPRIETĂȚILE OPTICE ALE MEDIILOR

ANIZOTROPE

12

1.1 Proprietăți fizice ale mediilor anizotrope 12

1.2 Descrierea stării de polarizare a undelor luminoase 26 Bibliografie I 41

II. CARACTERISTICI DE BAZĂ ALE POLIMERILOR 43 2.1. Scurt istoric privind sinteza polimerilor 44

2.2. Structura polimerilor - polimerizarea 45

2.3. Agenți de polimerizare 48 2.4. Metode de polimerizare 49

2.5. Cristalinitatea polimerilor 50

2.6. Solubilitatea polimerilor 52

2.7. Proprietăți mecanice ale polimerilor 53 2.8. Deformarea polimerilor 54

2.9. Anizotropia proprietăților optice ale polimerilor 54

2.10. Alcoolul polivinilic (PVA) 56 Bibliografie II 59

PARTEA A II-A – REZULTATE OBȚINUTE ȘI

INTERPRETAREA ACESTORA

61

III. METODE DE DETERMINARE A INDICILOR DE

REFRACȚIE SI BIREFRINGENȚEI FOLIILOR

POLIMERE ANIZOTROPE

62

3.1 Măsurarea birefringenței foliilor polimere etirate (subțiri)

prin metoda spectrului canelat

62

3.2 Variantă de utilizare a spectrului canelat pentru determinarea birefringenței foliilor etirate subțiri de alcool

polivinilic

77

3.3 Birefringența foliilor anizotrope, groase, de alcool

polivinilic

88


3.4 Modelarea interferenței în lumină polarizată cu

fascicule izogene paraxiale

94

Bibliografie III 101

IV. CONTRIBUȚII LA DEZVOLTAREA UNOR

APLICAȚII ALE FOLIILOR ANIZOTROPE POLIMERE

103

4.1 Estimarea stării de polarizare a radiațiilor după

trecerea printr-o folie anizotropă de poli (vinil alcool)

104

4.2 Modelarea factorului de transmisie al filtrului

interferențial de polarizare Solc confecționat din alcool

polivinilic

111

4.3 Obținerea și caracterizarea filtrelor de polarizare din alcool polivinilic

116

4.4 Proprietăţile fizice ale foliilor de PVA cu sulfatiazol 125

4.5. Analiza experimentală a tensiunilor - fotoelasticitatea bidimensională

132

Bibliografie IV 147

V. MODELAREA UNOR FENOMENE OPTICE CE AU

LOC IN MEDII ANIZOTROPE

150

5.1 Simularea stării de polarizare a radiațiilor cu ajutorul

unor aplicații Microsoft Excel

151

5.2 Factorul de transmisie al unui sistem format din filtre

de polarizare intre care se află lame anizotrope.

159

Estimarea stării de polarizare a radiațiilor după un strat anizotrop uniax

5.3. Filtre Lyot cu calcit și cuarț studiu teoretic comparativ 165

5.4. Modalități de determinare a birefringenței pe baza

spectrelor canelate

172

Bibliografie V 178

VI. CONCLUZII, CONTRIBUȚII ȘI RECOMANDĂRI 180

LISTA DE LUCRĂRI 184


1

INTRODUCERE

Anizotropia optică a materialelor polimere cu grad

înalt de ordonare le face utile pentru diferite aplicații practice.

Utilizarea luminii polarizate este un instrument

remarcabil de studiu optic al mediilor anizotrope.

Studiind efectul unui fascicul incident, cu starea de

polarizare necunoscutã, asupra unor materiale bine cunoscute,

se poate determina starea de polarizare.

Invers, mãsurând modificarea pe care un material o

aduce unei stãri de polarizare cunoscute se pot obține

informații despre proprietățile acestuia.

S-a urmărit în principal alegerea unui polimer cu

proprietăti optice superioare - PVA (alcoolul polivinilic).

Caracteristicile optice care s-au urmărit au fost transparența și

omogenitatea depunerilor, birefringența, dependența

birefringenței de gradul de întindere si grosimea foliei,

dispersia birefringenței.

Scopul principal al cercetării este analiza

proprietăților optice ale foliilor polimere etirate, privite ca

medii anizotrope uniax, pe baza efectelor pe care le au asupra

propagării unor fascicule de lumină total polarizate.

Teza îsi propune în principal următoarele obiective:

I. Cercetarea posibilității realizării de componente optice

birefringente (cum sunt lamele compensatoare, filtrele

interferențiale de polarizare) și dicroice (polaroizii).

II. Proiectarea unor aplicații prin simulare și modelare pe

calculator, bazate pe rezultate obținute în urma studiului

experimental. Aceste metode au avantajul că estimarea

teoretică permite evitarea numărului mare de încercări

necesare pentru a stabili anumiți parametri ai aplicației

respective.

Metodele de cercetare utilizate în teză sunt:

Metode experimentale;


2

Simularea computațională și modelarea teoretică

a unor fenomene;

Metodele experimentale folosite au la bază polarimetria

sau elipsometria - adică caracterizarea transversalității undelor

luminoase.

Filmele polimerice obţinute în laborator au fost analizate

de asemenea din punct de vedere morfologic (imagini AFM) şi

mecanic (teste de întindere).

Lucrarea este formată din două părti. Prima parte,

teoretică, cuprinde două capitole.

In primul capitol sunt prezentate noțiuni despre

propagarea luminii în medii anizotrope și descrierea stării de

polarizare a undelor luminoase.

Capitolul al doilea cuprinde noțiuni de bază despre

polimeri, procesul de polimerizare, precum și despre

proprietăți optice și mecanice ale polimerilor. Este analizată

cristalinitatea polimerilor manifestată prin fenomene de

ordonare în polimeri asemănătoare celor din cristalele lichide.

Partea a doua este structurată pe trei capitole și prezintă

rezultatele originale ale cercetării.

Capitolul al treilea ilustrează metode de determinare a

birefringenței foliilor polimere anizotrope bazate pe utilizarea

spectrelor canelate. Birefrigența este o proprietate optică

importantă, o caracteristică a anizotropiei optice, în strânsă

corelație cu conformația și poziția macromoleculelor. Este

analizat modul de variație al birefringenței cu grosimea și

gradul de întindere ale foliei. Rezultatele măsurătorilor asupra

birefringenței au fost verificate de fiecare dată prin folosirea

altor tehnici în special cea bazată pe folosirea unui

compensator Babinet.

Ultimul paragraf al acestui capitol prezintă

fundamentarea teoretică a propagării fasciculelor izogene în

medii anizotrope uniax și stabilirea unor relații care să


3

permită determinarea indicilor de refracție ordinar și

extraordinar.

În capitolul al IV-lea s-au dezvoltat câteva aplicații ale

foliilor polimere anizotrope. Sunt analizate condițiile de

realizare a unor lame anizotrope speciale (lame undă,

semiundă și sfert de undă) pe baza estimării stării de polarizare

a radiației după străbaterea foliei plasate între două filtre de

polarizare cu direcțiile de transmisie perpendiculare.

O altă aplicație analizată se referă la utilizarea foliilor

polimere anizotrope în obținerea de filtre interferențiale de

polarizare. Analiza recomandă utilizarea foliilor în construcția

filtrelor de tip SOLC, dar nu le recomandă în realizarea filtrelor

de tip LYOT, deoarece acestea din urmă presupun ansambluri

de lame de grosimi diferite, iar modificarea grosimii are efect

asupra birefringenței foliei.

O aplicație de interes este realizarea filtrelor de

polarizare de tip H. A fost analizată transmisia filtrelor

obținute.

S-au analizat de asemenea proprietățile filmelor de PVA

cu sulfatiazol (imagini AFM, birefringența). Acestea au fost

comparate cu proprietățile foliilor din PVA pur.

S-a realizat analiza experimentală a tensiunilor prin

supunerea foliilor unor teste de întindere care au evidențiat

trecerea de la comportarea elastică la cea plastică și au arătat

că anizotropia mecanică indusă se reflectă în anizotropia optică

a foliei.

In capitolul al V-lea sunt studiate fenomene optice ce

au loc în medii anizotrope uniax. Analizele au constituit fie

baza pentru cercetarea foliilor polimere, fie o continuare a

studiului pentru situații în care utilizarea foliilor polimere nu

este oportună (de exemplu studiul filtrelor de tip LYOT).

Capitolul prezintă o serie de contribuții la modelarea și

simularea stării de polarizare a radiațiilor, factorului de

transmisie al filtrului LYOT.


4

Ultimul paragraf se constituie într-o sinteza a diferitelor

modalități de utilizare a spectrelor canelate pentru

determinarea birefringenței în cazul lamelor anizotrope groase

de cuarț.

În final sunt prezentate concluziile generale, contribuțiile

aduse de lucrare la studiul foliilor polimere și recomandări.

PARTEA I - STUDIU DE LITERATURĂ

I. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND

PROPRIETĂȚILE OPTICE ALE MEDIILOR

ANIZOTROPE

1.1 Proprietăți fizice ale mediilor anizotrope

Substanţele [1] se pot clasifica în funcţie de structura lor

microscopică în două grupe, substanţe amorfe şi substanţe

cristaline, care la rândul lor se grupează în substanţe cu reţele

cristaline de simetrie înaltă, de simetrie medie şi de simetrie

redusă. Substanţele cristaline de simetrie înaltă posedă cel

puţin două axe de ordin n ≥ 3, iar vectorii , ,P E D care satisfac

relaţia: 0D E P

(1.1)

sunt coliniari, deoarece vectorul este coliniar cu . În aceste

medii:

rx ry rz r

(1.2)

Tensorii permitivităţii electrice relative şi ai indicelui de

refracţie devin :

0 0

00 00

0 0 , 0 0

0000

r

r r

r

n

n n

n

(1.3)

adică sunt tensori de ordinul zero (scalar).


5

Substanţele cu reţele cristaline de simetrie medie sunt

acele substanţe care au o singură axă de simetrie de ordinul

n ≥ 3. În cazul substanţelor cristaline cu simetrie medie

vectorii , ,P E D nu mai sunt coliniari deoarece unghiul între

vectorul polarizare şi vectorul intensitate a câmpului electric

depinde de orientarea acestuia faţă de axele principale ale

reţelei cristaline.

În general, în medii anizotrope direcţia de propagare a

suprafeţelor de fazã constantã diferã de raza de radiaţie opticã

(directia de transport a energiei). [2]

Fig.1.1 Orientarea planului de vibrație si a planului de

polarizare într-un mediu anizotrop

Vectorii B si k aparţin planului de polarizare πp. Planul

determinat de k si 0P E se numeste plan de vibratie πv.

Vectorul lui Poynting [3] este conţinut în planul de de vibraţie

şi este perpendicular pe vectorul0 E .

Vom lua în considerare numai direcţii de propagare

paralele cu axele de coordonate principale.

B

0 0D P E

k

E

0

0P

p

v

S


6

Permitivităţile electrice relative considerate în raport

cu sistemul principal de coordonate Oabc satisfac relaţia :

ra rb ro rc re

(1.4)

astfel încât tensorii permitivităţii electrice relative şi ai

indicelui de refracţie devin:

0 0

00 00

0 0 , 0 0

00 00

ro o

r ro o

re e

n

n n

n

(1.5)

în care indicele o se referă la mărimea ordinară, iar e la

mărimea extraordinară.

Substanţele cu reţele cristaline de simetrie joasă nu au

nici o axă de simetrie de ordin n≥3. Permitivităţile electrice

relative considerate în raport cu sistemul principal de

coordonate Oabc satisfac relaţia:

ra rb rc

(1.6)

astfel încât tensorii permitivităţii electrice relative şi ai

indicelui de refracţie devin:

0 0

00 00

0 0 , 0 0

00 00

r a a

r rb b

rc c

n

n n

n

(1.7)

în care na, nb, nc reprezintă indicii de refracţie principali ai

mediului anizotrop considerat.

1.2 Descrierea stării de polarizare a undelor luminoase

Propagarea luminii în medii anizotrope depinde esenţial

de polarizarea sa. Starea de polarizare este prin convenţie

descrisă de vectorul intensitate a câmpului electric.

Majoritatea materialelor optice sunt nemagnetice şi


7

interacţiunea între lumină şi substanţă se realizează prin

câmpul electric.

Considerăm unda [4] monocromatică plană care se

propagă pe direcţia axei z:

E(z, t)= Re{E0e i(ωt−kz)

} (1.8)

Vectorul câmp electric se află în planul xy.

Descompunem vectorul intensitate a câmpului electric în două

componente Ex şi Ey. Ecuaţiile generale pentru Ex şi Ey se

scriu:

Ex=E0xcos (ωt-kz+δx) (1.9)

Ey=E0ycos (ωt-kz+δy) (1.10)

Aceste expresii satisfac ecuația:

(1.11)

(1.12)

Ecuaţia (1.11) descrie o elipsă, deci polarizarea eliptică

corespunde stării generale a luminii polarizate. Forma elipsei

depinde atât de diferența de fază dintre cele două oscilații

individuale cât și de mărimea celor două amplitudini.

Considerăm cazul [5] în care sistemul axelor principale

ale elipsei aOb este rotit cu un unghi Ф în raport cu sistemul

xOy (fig.1.2).

(1.13)

(1.14)

(1.15)

(1.16)

(1.32)

(1.31)


8

Fig.1.2 Relaţiile între componentele Ex, Ey si Ea, Eb

Ecuaţia (1.17) permite determinarea unghiului

(1.17)

Ecuaţia (1.11) se scrie:

(1.18)

(1.18) reprezinta ecuatia unei elipse de semiaxe E0a şi E0b

raportată la propriile ei axe. E0a şi E0b sunt amplitudinile noilor

moduri proprii:

Ea=E0acos (ωt-kz) (1.19)

Eb=±E0bsin (ωt-kz) (1.20)

In ecuația (1.20) semnul + sau - se alege în funcție de

orientarea vectorului în raport cu axa Ob.

Lumina este liniar polarizată dacă deplasarea vârfului

vectorului este rectilinie. Aceasta se produce dacă:

= mπ (1.21)

m=0,1,…..

In acest caz ecuaţia (1.11) degenerează în ecuaţia unei drepte,

raportul componentelor câmpului electric este constant şi axa

mică a elipsei se anulează.


9

(1.22)

Dacă vârful lui descrie un cerc, vorbim de lumină

polarizată circular. Se obţine această stare de polarizare când:

= ± π/2 si E0y = E0x (1.23)

În cazul general se obţine starea de polarizare eliptică,

vârful vectorului descrie o elipsă.

Pentru a stabili legatura între elipticitatea E0b/E0a pe de

o parte și E0x/E0y și δ pe de altă parte se introduc unghiurile θ

și ψ definite prin tangentele lor.

tgθ = E0b/E0a

tgψ = E0x/E0y (1.24)

Se stabilesc două relații care permit găsirea

unghiurilor ψ și dacă sunt cunoscute elipticitatea dată de

unghiul θ și unghiul Φ.

(1.25)

cos 2ψ= - cos2θcos2Φ (1.26)

Pentru un referențial dat, ψ definesc în mod univoc

starea de polarizare a undei plane monocromatice.

II. CARACTERISTICI DE BAZĂ ALE POLIMERILOR

2.1 Alcoolul polivinilic (PVA)

PVA este [6] un polimer termoplastic cu numeroase

utilizări biomedicale, în industria farmaceutică și cosmetică, ca

aditiv pentru materiale celulozice, acoperiri diverse, stabilizator

coloidal precum și în domeniul medical.

Alcoolul polivinilic are [7] o structură simplă (2.1)

remarcându-se prin grupările hidroxil pendante [8]. Unitatea

monomeră a acestuia este alcoolul vinilic [9].


10

(2.1)

Alcoolul polivinilic se obţine prin polimerizarea radicală

a acetatului de vinil, în soluţii alcoolice, metanol sau etanol,

formânduse astfel poliacetatul de vinil (PVAC), urmat de

hidroliza parţială a acestuia în prezența unui catalizator alcalin

şi formarea alcoolului polivinilic.

( CH2 - CH )n + H2O ( CH2 - C H )n ( CH2 - CH-CH2-CH )n/2 HO-, H+

- CH3COOH

+ H2C = O

- H2OO-CO-CH3

OH O OCH2

poliacetat de vinil alcool polivinilic poli(vinilformal)

În urma reacţiei de hidroliză, este posibil ca nu toate

grupările acetat să fie substituite prin radicali hidroxil şi atunci

se obţin polimeri cu diferite grade de hidroliză. Prin grad de

hidroliză se înţelege proporţia de radicali acetat substituiţi prin

radicali hidroxili. Dacă gradul de hidrolizare este 100 % atunci

spunem că polimerul este total hidrolizat şi atunci structura sa

chimică va fi dată de formula (2.1). Macromoleculele de

alcool polivinilic pot avea trei configuraţii: isotactică, atactică

si sindiotactică. Caracteristicile fizice [10] ale alcoolului

polivinilic depind foarte mult de gradul de hidroliză (procentul

de grupe hidrolizate din polimerul final), de gradul de

polimerizare (variază de la 500 la 2500 pentru produsele

comerciale) implicit de masa moleculară a polimerului [11] şi

de gradul de cristalinitate al acestuia. Datorită grupărilor

hidroxil care pot forma legături de hidrogen intra şi

intermoleculare, PVA poate să prezinte uneori structură

cristalină, dar acesta poate prezenta şi structură amorfă atunci

când este parţial hidrolizat. Câteva dintre proprietățile

alcoolului polivinilic [12], [13] sunt:

Alcoolul polivinilic se prezintă sub formă de pudră de

culoare albă.

(2.5)

(2.4)


11

Densitatea se încadrează într-un interval de la 1.19

pana la 1,31 g/cm3 funcție de faza în care se află;

Solubil în apă și insolubil în solvenți organici obișnuiți;

Alcoolul polivinilic pur sau plastifiat cu glicerină nu

este toxic;

Datorită solubilității sale în apă, acest material nu se

folosește la ambalarea produselor cu umiditatea mai

mare de 5%;

Se întrebuințează la fabricarea de filme rezistente

mecanic;

Filmul APV este inodor, insipid, insolubil în uleiuri și

grăsimi și impermeabil la oxigen; ud are rezistență

mică, dar uscat are rezistență mare.

PARTEA A II-A –REZULTATE OBȚINUTE ȘI

INTERPRETAREA ACESTORA

III. METODE DE DETERMINARE A INDICILOR DE

REFRACȚIE SI BIREFRINGENȚEI FOLIILOR

POLIMERE ANIZOTROPE

3.1 Măsurarea birefringenței foliilor polimere etirate

(subțiri) prin metoda spectrului canelat

Metodele pentru măsurarea birefringenţei presupun

determinarea unui defazaj [14] care permite deducerea

diferenţei de drum pentru lungimea de undă utilizată.

δ= Δn d (3.1)

In cazul unei folii polimere anizotrope, defazajul, δ

(3.1) apare între undele liniar polarizate paralel sau

perpendicular cu direcţia de întindere a filmului. Aceste unde

se propagă în filmul anizotrop cu diverse viteze determinate de

valorile indicilor de refracţie IIn şi n .


12

Birefringența foliei polimere este dată de relația:

Δn= ( )IIn n (3.2)

O folie polimeră subțire introduce o diferență de drum

optic, (Δ)=(Δn∙d) comparabilă cu lungimea de undă a radiației

folosite, iar când este plasată între doi polarizori la extincție,

spectrul canelat obținut are un număr mic de maxime și

minime [15]. Metoda utilizeaza modificările produse de filmul anizotrop

transparent în spectrul canelat al unui cristal anizotrop gros [16],

[17]. Se foloseste un spectrofotometru cu douã fascicule, la care

este adaptat un dispozitiv [18] format din componentele prezentate

schematic în figura 3.1.

Fig.3.1 Dispozitiv pentru obținerea spectrelor canelate

În figura 3.1, P1,P2, P3, si P4 sunt filtre de polarizare identice.

P1,si P2 sunt utilizate pentru a obține spectrul canelat și sunt

plasate în fasciculul de mãsurã, iar P3 si P4 sunt plasate în

fasciculul de comparaţie al spectrofotometrului pentru a

compensa absorbția cauzată de primele două filtre în

fasciculul de măsură. Două medii anizotrope sunt utilizate în

această metodă: o lamã anizotropã L pentru care se obţine un

spectru de transmisie cu un numãr suficient de mare de

maxime şi minime (spectru canelat) și Lx folia anizotropã de

studiat. S-au trasat spectrele canelate pentru folii cu diferite

grade de întindere, ca în figurile 3.2, 3.3, 3.4.


13

Fig.3.2 Spectrul canelat al lamei groase

Fig.3.3 Spectrul canelat când direcția de întindere a foliei

anizotrope este paralelă cu direcția de viteză mare a lamei

groase

Fig.3.4 Spectrul canelat când direcția de întindere a foliei

anizotrope este perpendiculară pe direcția de viteză mare a

lamei groase


14

S-au extras din spectre ordinele minimelor şi lungimile de

undã la care acestea s-au obţinut, prezentate în tabelul 3.1.

Perechile de puncte 2( , )m m si

2( , )p p s-au reprezentat grafic ca

în figura următoare:

Fig.3.5 Variația ordinului de interferență cu lungimea de undă

Utilizând un program de regresie liniară se poate obține

dependența ordinului canelurii de lungimea de undă a radiației

după cum urmează:

(3.3)

Cu valorile determinate pentru m si p birefringența se

determină cu relația:

(3.4)

2 3 4 N

0 1 2 3 4 Nm,p C C C C C ... C

m p

n2h


15

Tabel nr.3.1 Ordinele de interferență și lungimile de undă

corespunzătoare

Nr.

crt.

γ=2,41

λ(Å) m λ(Å) p

1 6757 12 6902 9

2 6250 13 6197 10

3 5800 14 5636 11

4 5411 15 5161 12

5 5058 16 4762 13

6 4783 17 4431 14

7 4522 18 4125 15

8 4288 19 3877 16

9 4077 20 3652 17

10 3888 21 3488 18

11 3725 22 - -

12 3571 23 - -

Tabel nr.3.2 Coeficienții polinoamelor pentru folia PVA

Coef. γ=2,41 m(λ) C0

C1

C2 C3

C4

90.15299801

-0.03772673

0.00000757 -7.34660729*10

-10

2.77850776*10-14

p(λ) C0

C1 C2

C3

C4

92.26857586

-0.04789081 0.00001146

-1.29739065*10-9

5.63255130*10-14

Cu polinoamele astfel determinate au fost calculate

valorile birefringenţei Δn(λ) pentru domeniul 340-700 nm, din

10 în 10 nm.


16

Tabel nr. 3.3

Valorile birefringenței Δn104

pentru diverse grade de întindere

Nr. λ(Å) γ=1,42 γ=2,41 γ=3,50 γ=4,20

1

2

3

4 5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16 17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27 28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

3400

3500

3600

3700 3800

3900

4000

4100

4200

4300

4400

4500

4600

4700

4800

4900 5000

5100

5200

5300

5400

5500

5600

5700

5800

5900

6000 6100

6200

6300

6400

6500

6600

6700

6800

6900

7000

64

63

62

61 60

60

59

59

58

58

58

58

58

58

59

59 59

59

59

59

59

59

59

59

59

59

59 59

59

59

59

59

59

59

59

59

59

158

159

160

161 161

162

162

162

161

161

161

161

160

160

160

160 160

160

160

160

160

161

161

162

162

163

164 165

166

166

167

167

167

167

167

166

164

208

210

211

212 212

212

212

212

211

210

209

208

207

206

205

203 202

201

201

200

200

199

199

200

200

200

201 201

202

203

203

204

204

204

203

202

200

272

274

275

276 277

278

278

278

277

277

276

276

275

274

273

273 272

271

270

270

270

269

269

269

270

270

271 271

272

272

273

274

275

275

276

276

276


17

Verificarea metodei s-a facut cu compensatorul Babinet, care

permite determinarea birefringenţei la o lungime de undã datã.

Tabel nr. 3.4

Valorile birefringenței Δn104 determinate cu Compensatorul

Babinet

Nr. λ(Å) γ=1,42 γ=2,41 γ=3,50 γ=4,20

CB 5893 56 164 200 269

metoda 5893 59 163 200 270

Se constată o bună concordanță între rezultatele obținute prin

cele două metode.

Pentru radiația galbenă a sodiului se reprezintă dependența

birefringenței de gradul de întindere.

Fig.3.6 Dependenta birefringenței de gradul de întindere

γ

Δn104


18

3.2 Variantă de utilizare a spectrului canelat pentru

determinarea birefringenței foliilor etirate subțiri de

alcool polivinilic

Se determină o relație empirică, de dispersie a

birefringenței cuarțului [19], care este folosită pentru trasarea

spectrului teoretic al lamei groase:

n =5,003 ∙10-23

3- 2,191∙10

-16 2+8,209∙10

-10 +0,00811 ( 3.5)

Fig.3.7 Spectre canelate pentru lama de cuarț, teoretic și

experimental

Relația (3.5) este utilizată apoi pentru a determina

valorile ordinului p dat de condiția (3.6), pentru orice număr

de undă.

ῦp(Δn1 d1) = p (3.6)

Δn1 este birefringența lamei de cuarț, iar d1 grosimea

acesteia.


19

Se trasează spectrul canelat al ansamblului lamă groasă-

folie polimeră subțire ale cărui minime satisfac condiția:

1 1 2 2( )m n d n d m (3.7)

Δn2 este birefringența, iar d2 grosimea foliei polimere.

Se determină pe baza spectrelor ordinele minimelor și

numerele de undă corespunzătoare. Se găsește o dependență a

ordinului m de numărul de undă, de forma:

m=4 ∙10-13

∙ ῦ3-2 ∙10

-8 ∙ῦ

2+ 0.0012 ∙ῦ-2,7606 (3.8)

Pentru un număr de undă dat, birefringența foliei subțiri se

determină pe baza relației:

Δn2 = (3.9)

In ambele variante de lucru este vizată eliminarea

diferenței de drum introduse de lama groasă. A doua metodă

are avantajul reducerii numărului de spectre canelate necesare,

si astfel limitează sursele de erori rezultate din rotirea

elementelor montajelor experimentale.

3.3 Birefringența foliilor anizotrope, groase, de alcool

polivinilic

Se remarcă [20] tendința birefringenței de a descrește cu

creșterea grosimii foliei. Pentru o grosime dată, birefringența

tinde să crească liniar cu gradul de întindere pentru grade mai

mici de 2,5.

Pentru grade mai mari de 2.5 panta dreptelor este mai

mică, dovedind saturaţie în alinierea lanţurilor polimere.

Variația birefringenței raportată la unitatea de grosime a

fost corelată cu gradul de întindere. Graficul din figura 3.9

pune în evidență schimbările în pantele dependenței liniare a

raportului Δn / ΔD în funcție de gradul de întindere.


20

Fig.3.8 Variația birefringenței cu gradul de întindere pentru

diferite grosimi

Fig.3.9 Raportul Δn/ΔD funcție de gradul de întindere


21

IV.CONTRIBUȚII LA DEZVOLTAREA UNOR

APLICAȚII ALE FOLIILOR POLIMERE

ANIZOTROPE

4.1 Estimarea stării de polarizare a radiațiilor după

trecerea printr-o folie anizotropă polimeră de

poli (vinil alcool)

S-a considerat o folie polimeră de grosime 1,3 mm al

cărei grad de întindere variază între 1 si 4, plasată între două

filtre de polarizare în extincție. (fig.4.1).

Fig.4.1 Sistemul Polarizor(P), folie polimeră(L), analizor(A)

Fig.4.2 Orientarea axelor principale ale foliei în raport cu

direcțiile de transmisie ale polarizorilor

Dependența birefringenței foliei în funcție de gradul de

întindere este prezentată in figura 4.3.

A P

L z

O

P

A 45o

x(//) y(⊥)

)


22

Fig. 4.3 Dependența birefringenței de gradul de întindere

pentru o grosime dată a foliei

Se consideră curba ca fiind formată din două porțiuni liniare,

pentru care se găsesc expresiile (4.1), (4.2):

Δn = 0,0070 γ + 0.0110 (4.1)

Δn = 0.0023 γ + 0.0227 (4.2)

Se analizează modificarea stării de polarizare a unei

radiații monocromatice cu lungimea de undă de 589,3 nm la

trecerea prin folia anizotropă. In acest sens s-a realizat o

aplicație Microsoft Excel care poate fi utilizată în scopuri

didactice dar și tehnologice.

Fereastra aplicației (fig.4.4) permite:

obținerea formei elipsei de polarizare ;

determinarea parametrilor Stokes corespunzători;

determinarea factorului de transmisie al sistemului;

determinarea valorilor densității energetice de flux de

energie radiantă emergentă din sistemul polarizor, folie,

analizor;


23

Fig.4.4 Fereastra aplicației

Tabel nr. 4.1

Stările de polarizare ale radiației în funcție de gradul de

întindere al foliei Nr.

crt. γ Δn δ (grad) T

φ

(W/m2)

Starea de

polarizare

1 1.34 0.0258 315.10 0.1459 29.17 Eliptică

2 1.66 0.0265 179.60 1.0000 200.00 Liniară cu

azimut

schimbat

Lama semiundă

3 2.03 0.0274 135.44 0.8562 171.25 Eliptică -

4 2.30 0.0280 268.61 0.5121 102.43 Circulară Lama sfert

de undă

5 2.35 0.0281 359.94 0.0000 0.00 Liniară Lama undă

6 2.40 0.0282 91.27 0.5111 102.21 Circulară Lama sfert

de undă

7 2.67 0.0288 224.44 0.8570 171.40 Eliptică -

8 3.04 0.0297 180.27 1.0000 200.00 Liniară cu

azimut

schimbat

Lama semiundă

9 3.36 0.0304 44.78 0.1451 29.02 Eliptică -

10 3.73 0.0313 0.61 0.0000 0.01 Liniară Lama undă


24

4.2 Modelarea factorului de transmisie al filtrului

interferențial de polarizare Solc confecționat din alcool

polivinilic

Filtrul Solc [21] este un filtru interferențial polarizant

a cărui bandă de trecere poate ajunge la 0,5 Å. Un filtru Solc

este constituit dintr-un singur etaj cuprinzând numeroase

lame anizotrope între doi polarizori liniari, lame ale căror

axe neutre (axa rapidă -F și lentă – S) au orientări diverse.

Toate lamele au aceeași grosime. Un asemenea filtru

furnizează un spectru canelat din care se poate izola o anume

canelură.

S-a realizat o aplicație Excel care permite reprezentarea

factorului de transmisie al filtrului, determinarea ordinului de

interferență și găsirea lungimilor de undă corespunzătoare

maximelor de transmisie.

Aplicația permite modificarea birefringenței (pentru o

grosime dată și un anumit interval de variație a gradului de

întindere) și a numărului de lame anizotrope, m.

Fig.4.5 Fereastra aplicației care simulează factorul de

transmisie al unui filtru de polarizare Solc cu 15 elemente


25

4.3 Obținerea și caracterizarea filtrelor de polarizare din

alcool polivinilic

Filtrul de polarizare sau polaroidul [22], [23] este un

strat de substanţă anizotropă care schimbă gradul de polarizare

al radiaţiei prin absorbție anizotropă.

Se consideră un fascicul, de lumină nepolarizată,

incident pe un sistem format din doi polarizori reali ale căror

direcții de transmisie fac unghiul θ [24]. Pentru acest sistem se

obține generalizarea legii lui Malus:

2222

0 sincos2

1 (4.3)

unde α si β sunt fracțiunile din intensitatea incidentă transmise

de fiecare polarizor pe direcția de trasmisie (DT) respectiv pe

direcția de extincție (DE). Legea lui Malus [25], [26] pentru

polarizori ideali se obține considerând β=0, α=1

20 cos2

Pentru obținerea filtrelor de polarizare s-au realizat folii

de alcool polivinilic prin dizolvarea a 150 g PVA în 850 g apă

distilată. Solutia s-a fiert la bain-marie timp îndelungat si apoi

s-a depus pe sticle curate, cu margini protejate pentru a evita

curgerea soluției. Acestea se lasă la uscat, apoi sunt întinse în

apropierea unei surse de căldură. Procesul are ca efect

alinierea macromoleculelor de alcool polivinilic pe direcția de

etirare. După întindere foliile se vopsesc cu soluție apoasă de

iod. Iodul se ataşează lanţurilor hidrocarbonice şi furnizează

electronii de conducţie, care se pot mişca în lungul direcţiei de

întindere. După uscare s-au taiat probe de forma unui pătrat cu

latura de 50 mm care au fost fixate între două discuri subțiri

de sticlă (grosime 2,5 mm), cu diametrul de 50 mm ce au fost

fixate în interiorul unor monturi cu diametrul exterior de 55

mm care permit folosirea acestor polaroizi pentru bancuri

optice cu scop didactic. Capacitatea de extincție a fost


26

comparată cu cea a unui filtru din comerț, marca ―Cokin‖ cu

diametrul de 43 mm. Ele au fost plasate în fața unui ecran LCD

și rotite până la obținerea extincției.

a)Montaj experimental

b)Reprezentarea densității de

flux transmise

Fig. 4.6 Filtrele de polarizare în fața ecranului LCD, în condiția

de densitate de flux transmisă maximă

a)Montaj experimental

b)Reprezentarea densității de

flux transmise

Fig.4.7 Filtrele de polarizare în fața ecranului LCD, în extincție

Fig.4.8 Densitatea de flux a radiației prin secțiunea omogenă a

filtrului de polarizare în raport cu densitatea de flux maximă

furnizată de ecranul LCD


27

Imaginile (fig. 4.6 a), fig.4.7 a)), obținute cu un aparat foto

DSLR Olympus E410, au fost decupate pentru a păstra doar

zona ce cuprinde cele două filtre de polarizare. Imaginea

rezultată a fost prelucrată cu ajutorul aplicației 3DField Pro

[27] (Fig.4.6. b), 4.7.b), 4.8 ).

Cu ajutorul aplicatiei „xyExtract Graph Digitizer‖ a

programului LabFit, s-a determinat raportul φtransmis/φo pentru

polarizorul confecționat. Deoarece chiar și în zona mai

omogenă apar variații ale densității de flux transmise, s-au

realizat măsurători de densitate de flux relativă în 10 puncte și

s-au considerat valorile medii prezentate în tabelul 4.2.

Tabel nr.4.2 Valorile raportului 0/transmis pentru cele două filtre de polarizare

θ(grade) 0/transmis

(polarizor ideal)

0/transmis

(polarizor real)

0 1.000 0.951

90 0.000 0.290

4.4 Proprietăţile fizice ale foliilor de PVA cu sulfatiazol

Sulfatiazolul sau 4-amino-N-(1,3-tiazol-2-yl)

benzensulfonamida [28] este un medicament cu durată scurtă

de acţiune, din clasa sulfonamidelor, utilizat ca antimicrobian

local şi oral. Formula structurală a sulfatiazolului [29] obținută

cu programul HyperChem este prezentată în fig.4.9:

Fig. 4.9 Molecula de sulfatiazol (verde – carbon, albastru –

azot, rosu – oxigen, galben – sulf si alb – hidrogen)


28

Fig.4.10 Birefringența versus gradul de întindere pentru PVA pur si

film de PVA cu sulfatiazol

Figura 4.11 (a) imaginile 2D si (b) 3D ale înălțimilor AFM

[30], [31] (în timpul procesului) şi profilul corespunzător secţiunii

transversale (c) histograma înălţimii din imaginea topografiei de

suprafaţă pentru eşantionul de PVA pur și PVA cu sulfatiazol.


29

Sulfatiazolul ca moleculă dipolară influențează

calitățile filmelor studiate de PVA. Filmele sunt mai

refringente și de asemenea rugozitatea este mai mică când

filmele conțin sulfatiazol.

4.5. Analiza experimentală a tensiunilor

fotoelasticitatea bidimensională

S-au realizat folii polimere ( prin metodele prezentate -

din soluții PVA dizolvat în apă, de concentrație 15%), cu

dimensiuni de 40mm/150mm. Din acestea s-au tăiat epruvete

care au fost supuse unor teste de întindere, la temperatura

camerei [ 32], [33].

Măsuratorile s-au facut în baza Standardului SR EN ISO

527-3:1995 și s-au realizat în laboratorul Zwick Lab al firmei

Zwick Roell, din Ulm, Germania, pe o mașină de tip Z010TH

AL-10kN. Distanța între capetele de prindere în poziția de

start a fost de 50 mm (măsurată cu o precizie de 1%),

tensiunea de predeformare de 0,1 MPa, viteza de testare 100

mm/min.

Fig. 4.12 Reprezentarea grafică a alungirii relative funcție de

tensiune


30

În graficul din fig. 4.12 este prezentată tensiunea aplicată

pe ordonată și alungirea relativă pe abscisă. Capetele epruvetei

având aria secțiunii transversale A0 și lungimea L0 între cele

două repere fixe, sunt prinse in bacurile mașinii de încercat.

Aplicându-se la bacul mobil forțe de întindere din ce în ce mai

mari, epruveta începe să se lungească.

Tabel nr. 4.3

Tensiunile și alungirile relative corespunzătoare curbelor de

deformare la alungire a foliilor polimere legenda Nr. ζx1

MPa

ζy

MPa

εy

%

ζM

MPa

εtM

%

ζB

MPa

εtB

%

b

mm

h

mm

A0

mm

1.1 31,4 32,5 5,3 32,5 5,3 6,50 53 15 0,2 3,00

1.2 35,5 36,2 5,6 36,2 5,6 7,22 60 15 0,2 3,00

2.1 22,2 22,5 6,0 24,2 6.0 12,6 180 15 0,2 3,00

2.2 23,2 24,3 4,6 24,3 4,6 9,87 120 15 0,2 3,00

3.1 22,4 22,7 6,0 23,3 6.0 8,10 160 15 0,2 3,00

3.2 20,4 20,9 5,1 20,9 5,1 4,16 100 15 0,2 3.00

Până la valoarea tensiunii ζy epruveta se alungește elastic

(tabelul 4.3). In acest interval tensiunile sunt proporționale cu

alungirile, factorul de proporționalitate notat cu E este

modulul de elasticitate longitudinal sau modulul lui Young.

Pentru majoritatea epruvetelor ζy este egala cu ζM, tensiunea

de la care începe curgerea plastică (fluajul), proces de creştere

a deformaţiei sub acţiunea unui efort aproximativ constant.

Fluajul este urmat de un proces de relaxare în care se produce

descreşterea în timp a efortului, deformaţia menţinându-se

constantă. Secțiunea transversală a epruvetei se micșorează și

la valoarea ζB a tensiunii, epruveta se rupe în zona gâtuită.

Mașina de încercări are un canal de măsurare direct (M) până

la punctul de curgere și un canal de măsurare (Mt) dincolo

de punctul de curgere. Alungirea relativă a materialului εtB,

corespunzătoare tensiunii de rupere exprimă mărimea


31

plasticității și ductilității foliei. Modulul longitudinal de

elasticitate mediu al foliilor studiate este de 4,91 MPa.

Din analiza graficelor, reiese că filmele de PVA

prezintă o plasticitate ridicată, fiind foarte rezistente la

întindere. Prin întindere moleculele polimere se aliniază iar

lungimea moleculei se orientează pe direcţia de întindere.

După întindere foliile au fost analizate din punct de

vedere optic cu ajutorul unui polariscop [34]. Se observă că

zona epruvetei care nu a fost deformată este izotropă. Se

observă de asemenea că tensiunile sunt concentrate [35], [36]

în zona de fixare a epruvetei în capul de prindere al mașinii

de încercări mecanice. Restul epruvetei este colorat uniform

ceea ce pune în evidență o distribuție uniformă a tensiunilor în

folie.

Fig.4.13 Folii polimere etirate observate cu polariscopul plan

Fig.4.14 Scara culorilor a lui Newton [37]


32

V. MODELAREA UNOR FENOMENE OPTICE CE AU

LOC IN MEDII ANIZOTROPE

5.1 Simularea stării de polarizare a radiațiilor cu ajutorul

unor aplicații Microsoft Excel.

Determinarea stării de polarizare

Fig.5.1 Radiație liniar polarizată orientată la 45° în

raport cu sistemul xOy

Fig.5.2 Radiație circular polarizată dreapta


33

5.2 Filtre Lyot cu calcit si cuarț studiu teoretic comparativ

Filtrul Lyot este un filtru interferențial [38] de

polarizare, constituit din mai multe etaje ce cuprind, fiecare, o

lamă anizotropă între doi polarizori liniari, lamă ale cărei axe

rapidă, F si lentă, S sunt orientate la 45 grade față de direcția de

transmisie a polarizorilor. Grosimea fiecărui etaj este dublă

față de a precedentului, astfel după două astfel de etaje, o

canelură din două se stinge.

Fig. 5.3 un etaj al unui filtru Lyot

Fig. 5.4 Spectrul canelat obținut cu un filtru Lyot cu două

etaje (constituite din lamele de grosime e, 2e)

S-a realizat o aplicație pentru două filtre Lyot cu calcit și

respectiv cu cuarț [39]. Pentru a putea face comparație între

cele două cazuri, s-au fixat următorii parametri: n=5,

λm=6563 Å si Δλ=0.5 Å. S-a ales lungimea de undă a primei

linii din seria Balmer a hidrogenului, deoarece filtrul Lyot este

folosit în observații solare, pentru care această linie este foarte

intensă.

λ(Å)

λ(Å)


34

Tabel nr.5.1 Caracteristicile filtrelor Lyot cu calcit și cuarț

Δn e (m) n (etaje) λ m(Å) Dλ(Å) Δλ(Å) k Dλ/

Δλ

calcit 0.172 0.0016 5 6563 16 0.5 410 32

cuart 0.009 0.030 5 6563 16 0.5 32

Fig.5.5 Banda de trecere a filtrului cu calcit, n=5, e=1.6 mm

Pentru ca radiația emergentă să aibă aceeași parametri, în

ambele cazuri, rezultă că diferențele de drum optic introduse

de calcit și cuarț trebuie să fie egale:

Δn1e1= Δn2e2 (5.1)

Pentru un filtru cu cuarț cu aceleași dimensiuni ca și filtrul cu

calcit, se poate obține o radiație emergentă de lungime de undă

6414Å.

Fig.5.6 Spectrul unui filtru cu cuart, e=1,5mm, n=5

Dλ


35

VI. CONCLUZII

1. Metoda care utilizează spectrele canelate pentru studiul dispersiei

birefringenței în domeniul vizibil permite măsurarea birefringenței

pentru fiecare lungime de undă dorită în acest domeniu spectral,

eliminând necesitatea de a avea mai multe surse sau filtre de

absorbție cu un domeniu spectral mic al transmitanței utilizate în

metodele interferometrice sau de compensare a drumului optic.

2. Utilizarea spectrelor canelate permite determinarea birefringentei atât

pentru folii anizotrope groase cât și pentru folii anizotrope subțiri. In

ultimul caz se analizează modificările determinate de folia subțire în spectrul canelat al unei folii groase.

Pentru aceasta se pot folosi următoarele variante experimentale:

a) Trasarea spectrului canelat al foliei groase, urmată de trasarea

spectrului pentru ansamblul lamă groasă, folie subțire. Din acestea

se determină ordinele de interferență ale minimelor, precum si

lungimile de undă la care acestea se obțin.

b) Cunoasterea relației de dispersie a birefringenței lamei groase și

trasarea spectrului canelat al ansamblului lama groasă-folie subțire.

c) Trasarea spectrelor canelate ale ansamblului lamă groasă-folie

subțire în situația în care direcțiile de viteză mare ale celor două

lame sunt paralele respectiv pentru cazul în care direcția de viteză mare a unei lame este pralelă cu direcția de viteză mică a celeilalte.

Toate aceste variante vizează eliminarea diferenței de drum introduse

de lama groasă. Reducerea numărului de spectre canelate necesare,

limitează sursele de erori rezultate din rotirea elementelor montajelor

experimentale.

3. Studiul privind dependența birefringenței de gradul de întindere și

grosimea foliei demonstrează că anizotropia optică este cauzată de

orientarea unităților de lanț polimer în folia întinsă.

4. Utilizarea fasciculelor izogene (omocentrice), în afara incidenței

normale, oferă o metodă de determinare a indicilor de refracție

principali ai mediului anizotrop. Pentru aceasta imaginea de

interferență obținută este analizată în secțiune paralelă cu direcția axei optice și perpendicular pe aceasta.

5. Cunoașterea relației între birefringență, grosimea foliei și gradul de

întindere permite proiectarea unor lame speciale (lame undă,

semiundă, sfert de undă) pe baza estimării modificărilor pe care folia

anizotropă le determină asupra stării de polarizare a unei radiații liniar

polarizate.


36

Grosimile lamelor anizotrope cu care se poate obține o anumită stare

de polarizare a radiației optice depind de birefringența substanței din

care sunt realizate. Pentru mediile anizotrope care prezintă dispersia

birefringentei, grosimile lamelor speciale trebuie calculate pentru

radiații monocromatice (la o lungime de undă dată).

6. Simularea factorului de transmisie al unui filtru SOLC confecționat

din alcool polivinilic a evidențiat îngustarea benzii de transmisie a

filtrului cu creșterea numărului de lame anizotrope, cu efect asupra

valorilor maxime ale factorului de transmisie și micșorarea distanței

dintre caneluri cu creșterea birefringenței. Condițiile în care

functionează filtrul, pot fi ușor precizate prin simulare. Simularea permite evitarea numărului mare de încercări necesare pentru a stabili

parametrii doriți ai unui anumit filtru.

7. Studiul filtrelor de polarizare de uz didactic, propune o metodă de

realizare a acestora precum și o metodă calitativă și cantitativă de

caracterizare a proprietăților lor. Astfel, pot fi determinate fracțiunile

din intensitatea incidentă, transmise pe direcția de întindere a foliei

(DE) și perpendicular pe aceasta (DT).

8. Sulfatiazolul ca moleculă dipolară influențează calitățile filmelor

studiate de PVA. Filmele sunt mai refringente și de asemenea

rugozitatea este mai mică când filmele conțin sulfatiazol.

9. Filmele de PVA prezintă o plasticitate ridicată, fiind foarte rezistente la întindere. Când lumina polarizată trece prin folia tensionată se

formează o figură de interferenţă care furnizează informaţii calitative

despre distribuţia tensiunilor, poziţia concentratorilor de tensiune şi

domeniul tensiunilor mici. Acest tablou permite estimarea

birefringenței foliei dacă se cunoaște grosimea acesteia ( pentru folii

cu grosimi < 0,2mm).

10. Pentru radiații din capătul roșu al spectrului vizibil, filtrul Lyot cu

calcit are dimensiuni mai reduse decât filtrul cu cuarț și permite

obținerea unei benzi de trecere de 0.5Å, mult mai fină decât pentru

cuarț. Studiul teoretic se poate extinde pe orice subdomeniu spectral al

domeniului optic. Estimarea teoretică permite evitarea numărului mare

de încercări necesare pentru a stabili parametrii unui anumit filtru. Foliile polimere anizotrope de alcool polivinilic nu sunt potrivite

pentru realizarea unui filtru Lyot, deoarece birefringența foliei depinde

de grosimea acesteia, precum și de gradul de întindere, astfel încât

două folii succesive, de grosimi diferite vor avea și birefringențe

diferite și nu mai poate fi respectat principiul constructiv al filtrului

Lyot.


37

Bibliografie selectivă

[1]. Dumitrașcu, L., Dumitrașcu, I., Dorohoi, D., Dimitriu, D.Gh.,

Apreotesei, G., Aflori,M., Complemente de fizică pentru studentii scolilor

doctorale, vol.I.Ed. Tehnopres, Iasi, 2006.

[2]. Pop, Valer, Bazele opticii, Iaşi, 1988.

[3]. Dorohoi, Dana, Optica în comentarii şi probleme-partea I- Caiete de

fizică, nr.8/9 mai- iunie, Ed.Ştefan Procopiu Iaşi, 1992.

[4]. Kužel, P., Electromagnétisme des milieux continus— OPTIQUE —

Licence de Physique, Institut Galilée, Université Paris-Nord 2000 / 2001,

pag.31-38. [5]. Moisil, D., Moisil,G., Teoria si practica elipsometriei, Ed. Tehnica,

Bucuresti,1973.

[6]. Rusu, Danilela Lorena, Studiul Mecanismelor care determina structura

biomaterialelor polimerice multifazice; Universitatea de Medicină și

Farmacie ―Gr. T. Popa‖, Iasi.

[7]. Chiellini, E., Corti, A., D’Antone, S., Solaro R., Biodegradation of poly

(vinyl alcohol) based materials, Prog. Polym. Sci., 28, 963–1014, (2003).

[8]. Zhifeng, Z., Kun, Q., Effects of the Molecular Structure of Polyvinyl

Alcohol on the Adhesion to Fibre Substrates, FIBRES & TEXTILES in

Eastern Europe, Vol. 15, No. 1, 8286, 2007.

[9]. Hatakeyama, T., Quinn, F.X, Thermal Analysis. Fundamentals and Applications to Polymer Science, second edition, John Wiley&Sons, 1999.

[10].http://www.chemistrystore.com/Chemicals_G_R-

Polyvinyl_Alcohol.html. [11]. Kim, S. J, Park, S. J., Hyeok, K.A., Kim, N. G., Kim, S. I., Water

Behavior of Poly(vinyl alcohol)/ Poly(vinylpyrrolidone) Interpenetrating

Polymer Network Hydrogels, Journal of Applied Polymer, Science, 89, 24–

27, 2003.

[12]. Saxena, S.K, Polyvinyl alcohol (PVA) Chemical and Technical

Assessment (CTA), Chemical and Technical Assessment 61, 37, 2004.

[13].www-ipcms.u- strasbg.fr/Agregation/TP/Birefringence.pdf

[14]. Pop, V., Strat, M., Dorohoi, D., Brevet Romania nr 93528/31-08-1987. [15].Chirica, L, Dorohoi, D, Pop,V., Strat, M. Analelele stiintifice ale

Universitatii “Al.I.Cuza” Iasi T XXXI, pag.53, 1985.

[16]. Pop, V., Dorohoi, D., Brevet Romania 10103972/27.06.1991.

[17].Pop,V., Dorohoi, D, Cringeanu, E., La determination de la dispersion

de la birefringence aux feilles minces, Analele Stiintifice ale Universitatii

―Al.I.Cuza‖, 1992-1993, p.457-462.

http://www.chemistrystore.com/Chemicals_G_R-Polyvinyl_Alcohol.html

http://www.chemistrystore.com/Chemicals_G_R-Polyvinyl_Alcohol.html


38

[18]. Pop, V., Dorohoi, D.O., Cringeanu, E, A new method for determining

birefringence dispersion, J.Macromol. Sci., Physics, B33, Iss. ¾, 1994,

p.373. [19]. Cone, Gabriela, Optica electromagnetica a mediilor anizotrope,

Editura Tehnica, Bucuresti, 1990, pag.24, 25.

[20]. Nechifor, Cristina-Delia, Angheluta, Ecaterina, Dorohoi, Dana-

Ortansa, Birefringence Of Etired Poly (Vinyl Alcohol) (PVA) Foils,

Materiale Plastice, 47, Nr. 2 , 2010 pag.164.

[21].http://solaire.obspm.fr/images/documentation/Filtre-SOLC.pdf.;

Malherbe, Jean Marie, Principes theoriques du filtre monochromatique de Lyot, Aout, 2007.

[22].Born M.,Wolf E., Principles of Optics,7th (expanded) edition,

Cambridge University Press, Cambridge, England, 840-848, 1999.

[23]. Angheluţă Ecaterina, Dorohoi Dana Ortansa, Metode de obtinere a

luminii polarizate, Revista V. Adamachi nr.aprilie iunie 2006, pag. 35-38,

Ed. Univ. ―Al .I.Cuza‖ Iasi.

[24].Murphy D. B., Fundamentals of light microscopy and electronic

imaging, Wiley, New York, 123, 2001.

[25].www.schneideroptics.com/pdfs/whitepapers/true-pol.pdf

[26]. Uliu, Florea, subiecte proba de baraj, Olimpiada Nationala de Fizica,

Satu Mare, 21-25 aprilie 2003.

[27]. http://field.hipermart.net/download.htm [28]http://chemicalland21.com/lifescience/phar/SULFATHIAZOLE.htm

[29]. Jaroš Filip, Straka Tomáš, Dobešová Zdenka, Pintérová Mária,

Chalupský Karel, Kuneš Jaroslav, Entlicher Gustav, Zicha Josef,

Vasorelaxant activity of some oxime derivatives, Eur J Pharmacol, 575,

2007.

[30]. Dumitrascu, I., Dumitrascu, L., Aflori, M., Drobota, M., Stoica, I.,

Dorohoi, D.O., Experimental studies of glucose influence on polyvinyl

alcohol (PVA) foils, Mater. Plast. 46(2), 2009.

[31] Marioge, Jan Paul, Surfaces optiques, methods de fabrication et de

controle recherché, EDP Sciences, 2000, pag. 180;

[32]. Darie, R., Caracterizarea mecanică a materialelor polimere, Finantare mixer BRABENDER – contract VIASAN CEEX 10/2005, Institutul de

Chimie Macromoleculară "Petru Poni, Iasi.

[33]. Marchand, Luc, MEC6405-Analyse experimentale des contraintes,

laboratoire No.5, Departement de Genie Mecanique, Ecole Polytechnique

de Montreal, Martie 2006.

[34]. Alaoui, A., Bernard, C., Bouchet, G., Duhamel, D., Gatabin, C.,

Linder, R., Moreau, G., Pinard, F., Cours metrologie, Ecole Nationale des

ponts et chausses, septembre 2005, (109-117).

http://solaire.obspm.fr/images/documentation/Filtre-SOLC.pdf

http://www.schneideroptics.com/pdfs/whitepapers/true-pol.pdf

http://field.hipermart.net/download.htm

http://chemicalland21.com/lifescience/phar/SULFATHIAZOLE.htm


39

[35] Angheluță, Ecaterina, Rogojanu, Alina, Dorohoi, Dana Ortansa, The

experimental analysis of mechanical stress - Two-dimensional

photoelasticity, Revista V.Adamachi a Universităţii „Al.I.Cuza‖ Iaşi,

2010.

[36] Kausch, Hans Henning, Heymans, Nicole, Plummer, Christopher

John, Decroly, Pierre, Materiaux polymers:proprietes mecanique et

physique.Principe de mise en oeuvre, Presses polytechniques et

universitaires romandes, Lausanne, 2001

[37]http://gemologyproject.com/wiki/index.php?title=Image:I_Newton_Col

ors.jpg

[38].http://solaire.obspm.fr/images/documentation/Filtre-LYOT.pdf.; Malherbe, Jean Marie Principes theoriques du filtre monochromatique de

Lyot, Aout, 2007.

[39]. Mace de Lepinay, M. J., Etude de la dispersion de double refraction

du Quartz, http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/23/83/23/PDF/ajp-

jphystap_1885_4_159_1.pdf

http://solaire.obspm.fr/images/documentation/Filtre-LYOT.pdf

http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/23/83/23/PDF/ajp-jphystap_1885_4_159_1.pdf

http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/23/83/23/PDF/ajp-jphystap_1885_4_159_1.pdf


40

LISTA DE LUCRĂRI

Articole apărute în reviste cotate ISI

1. Ecaterina Aurica Angheluță, Determining the polarization state of

the radiation crossing through an anisotropic poly(vinyl alcohol) film,

Romanian Journal of Physics, submitted august 2010, accepted

decembrie 2010;

2. Cristina-Delia Nechifor, Ecaterina Angheluță, Dana-Ortansa Dorohoi,

Birefringence Of Etired Poly (Vinyl Alcohol) (PVA) Foils, Materiale

Plastice, 47, Nr. 2 , 2010 pag.164;

3. Pop V., Dorohoi D.O., Crîngeanu E, A new method for determining birefringence dispersion, J. Macromol. Sci. Physics, B33, Iss.3&4,

1994, P.373;

Lucrări citate în literatura de specialitate

Lucrarea (aparută în revista cotată ISI):

A new method for determining birefringence dispersion, Pop, V., Dorohoi

D.O., Cringeanu E., Journal of Macromolecular Science Physics B 39

(3&4), p 373-385, 1994

Citată în:

1. L.Dumitrașcu, I.Dumitrașcu, D.O.Dorohoi, Optics Express, vol. XVI, ISS 25, pag.20884-20890, 2008;

2. D.O.Dorohoi, L.Dumitrașcu, I.Dumitrașcu, Materiale Plastice, vol.

45, ISS 1, pag.106108; 2008;

3. J. Baran, M. Postolache, M. Postolache, Channeled spectra simulation

of an anisotropic poly-(phenylmethacrylic) ester of cetyloxybenzoic

acid in tetraclhoromethane, Journal of Optoelectronics and Advanced

Materials. Vol.8; No.4; august 2006, p.1529-1532;

4. Optical and dielectric properties of new azobenzenes copolyesters

embedded in polymer matrices, Strat, M., Strat, G., Scutaru, V.,

Gurlui, S., Grecu, I., Macromoleular Symposia, 212, pp. 407-413,

2004;

5. Effect of three dimensional refractive index change on birefringence dispersion of oriented bisphenol alpha polycarbonate films, Uchiyama

A., Ikeda Y., Yatabe T., Kobunschi Rombunshu 60(1), pp. 38-44,

2003;

6. Strat M., Delibas M., Hurduc N., Gurlui S., Optic and Spectral

Characteristics of some Aromatic Copolyesters Embedded in Polymer

Matrices, Journal of Macromolecular Science, Physics, B 37 (3), pp.

387-400, 1998.


41

Articole apărute în reviste recunoscute CNCSIS

1. Ecaterina Angheluță, Iuliana Stoica, Liliana Mihaela Ivan, Dana

Ortansa Dorohoi, Physical properties of PVA films with sulfathiazole,

Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Secția Matematică, Mecanică

Teoretică și Fizică, Tom LVI(LX) fasc.4, 2010, pag. 251-257.

2. Ecaterina Angheluță, Dana Ortansa Dorohoi, PVA polarization

filters; obtaining and characterization, Buletinul Institutului Politehnic

din Iași, Secția Matematică, Mecanică Teoretică și Fizică, Tom LVI

(LX) fasc.4, 2010, pag.147-151.

3. Cristina Nechifor, Ecaterina Angheluţă, Dana-Ortansa Dorohoi, Visible birefringence of APV thin foils, Buletinul Institutului Politehnic

din Iasi, Secția Matematică, Mecanică Teoretică și Fizică, Tom

LV(LIX) fasc.1, 2009, pag.123-127.

4. V. Pop, Ecaterina Angheluţă, Dana Dorohoi, Dispersion birefringence

of thin anisotropic foils determined by spectral means, National

Conference of Applied Physics, Universitatea Tehnică Gheorghe

Asachi, Iaşi, 2004.

5. D. O. Dorohoi, C.L. Ciobanu and E. Angheluţă, Poly-

-benzyl-l-glutamate solutions in electrostatic fields, Național Conference on

Applied Physics, 4th Edition, September 25 – 26th, publicată în

Analele Universității Dunărea de Jos, Galati, 2007.

6. Ecaterina Angheluță, Alina Rogojanu, Dana Ortansa Dorohoi, The

experimental analysis of mechanical stress - Two-dimensional

photoelasticity, Revista V.Adamachi a Universităţii „Al.I.Cuza‖ Iaşi,

mai 2010;

7. Ecaterina Angheluță, Mihai Angheluță, Catalin Angheluță, Polarizing filters utilized in photography, Revista V.Adamachi a Universităţii

„Al.I.Cuza „Iaşi, mai 2010;

8. Ecaterina Angheluţă, Cristina-Delia Nechifor, Dana-Ortansa Dorohoi,

Medii anizotrope, Revista V.Adamachi, Iasi, Mai 2008, pag.93-95;

9. Cristina-Delia Nechifor, Ecaterina Angheluţă, Dana-Ortansa Dorohoi,

Evaluation of polyvinyl alcohol films with different stretching degree,

Revista V.Adamachi, Iasi, Mai 2008, pag.76-78;

10. Ecaterina Angheluţă, Dana-Ortansa Dorohoi ―Metode de obtinere a

luminii polarizate― Revista „V.Adamachi‖ a Universităţii „Al.I.Cuza‖,

Iaşi, numărul pentru aprilie iunie 2006, pag. 35-38;

11. Ecaterina Angheluță, Dana Ortansa Dorohoi, Aplicaţii ale polarizării luminii in elipsometrie, Revista V.Adamachi a Universităţii

„Al.I.Cuza‖, Iaşi Vol.XIII - Nr. 1-4 (Serie nouă) Ianuarie-Iunie 2005,

pag.10-11;


42

Lucrare apărută în Analele Universității ,,Al.I.Cuza”, Secția Fizică

1. Pop,V., Dorohoi, D., Cringeanu, E., La determination de la dispersion

de la birefringence aux feuilles minces, Analele Stiințifice ale

Universității ―Al.I.Cuza‖, 1992-1993, p.457-462.

Lucrări apărute în proceedings-urile unor Conferințe

1. Alina Rogojanu, Ecaterina Angheluţă, Magdalena Postolache, Dana-

Ortansa Dorohoi, Fresnel coefficients at a separation surface between

isotropic and anisotropic media, Proceedings of the 12th International Conference The knowledge Based Organisation, Sibiu, iunie 2007;

2. Angheluţă Ecaterina, Dana Ortansa Dorohoi, Ellipsoid light

polarization, Proceedings of the 12th International Conference ―The

Knowledge Based Organisation‖, Sibiu, iunie 2007;

3. Alina Rogojanu, Ecaterina Angheluţa, Radiatii total polarizate,

caracteristici și aplicații, secțiunea ―Științe tehnice‖, a Universității

Naționale de Apărare Carol I, aprilie 2006;

4. Ecaterina Angheluţă, Alina Rogojanu, Dana-Ortansa Dorohoi

―Induced Birefringence in polymer foils‖ Sesiunea de Comunicări

Şt i inţ i fice , ,STRATEGII XXI‖ , in volumul ―Stiințe tehnice‖,

editat la Universitatea Națională de Aparare Carol I, aprilie 2006;

Conferințe Internaționale

1. Ecaterina Angheluță, Alina Rogojanu, Dana Ortansa Dorohoi, Main

refractive indices of thin polymer foils determined from channeled

spectra, Molmat 2010, Conference, july 5-8, 2010, Montpellier, France;

2. Ecaterina Angheluță, Alina Rogojanu, Liliana-Mihaela Ivan, Dana

Ortansa Dorohoi, Spectral and quantum mechanic characterization of

some thiazole derivatives, Molmat 2010, Conference, july 5-8, 2010,

Montpellier, France;

3. Alina Rogojanu, Ecaterina Angheluţă, Magdalena Postolache, Dana-

Ortansa Dorohoi, Fresnel coefficients at a separation surface between isotropic and anisotropic homogeneous media, The 12th International

Conference ―The Knowledge Based Organisation‖, Academia Fortelor

Terestre, Sibiu,11th-14th june, 2007;

4. Ecaterina Angheluţă, Dana-Ortansa Dorohoi, Ellipsoid light

polarization, The 12th International Conference ―The Knowledge Based

Organisation‖, Academia Fortelor Terestre, Sibiu,11th-14th june, 2007;


43

5. Cristina-Delia Nechifor, Ecaterina Angheluță, Liana Cătălina Ciobanu,

Dana-Ortansa Dorohoi, Constantin Ciobanu, Optical properties of poly

(vinyl alcohol) and poly (vinyl alcohol) alloyed to poly (hydroxy-

urethane) films, 9th International Balkan Workshop on Applied Physics,

Universitatea Ovidius, Facultatea de fizică, chimie şi tehnologia

petrolului, July 7-9, 2008, Constanța, România;

Conferințe naționale

1. Ecaterina Angheluță, Iuliana Stoica, Liliana Mihaela Ivan, Dana

Ortansa Dorohoi, Physical properties of PVA films with sulfathiazole, The 4-th Conference of Applied Physics, Universitatea Tehnică

‖Gheorghe Asachi‖, Iaşi, 19-20 November 2010;

2. Ecaterina Angheluță, Dana Ortansa Dorohoi, PVA polarization filters;

obtaining and characterization, The 4-th Conference of Applied

Physics, Universitatea Tehnică ‖Gheorghe Asachi‖, Iaşi, 19-20

November 2010;

3. Ecaterina Angheluță, Mihai Angheluță, Cătălin Anghelută, Polarizing

filters utilized in photography, Conferința „Fizica si tehnologiile

educationale moderne‖, Universitatea „Al.I.Cuza‖, Facultatea de fizică,

Iasi, 2010;

4. Ecaterina Angheluță, Alina Rogojanu, Dana Ortansa Dorohoi, The experimental analysis of mechanical stress - Two-dimensional

photoelasticity, Conferința „Fizica si tehnologiile educaționale

moderne‖, Universitatea „Al.I.Cuza‖, Facultatea de fizică, Iasi, 2010;

5. Ecaterina Angheluţă, Cristina-Delia Nechifor, Dana-Ortansa Dorohoi,

Medii anizotrope Conferința „Fizica si tehnologiile educaționale

moderne‖, Universitatea „Al.I.Cuza‖, Facultatea de fizică, Iasi,

16.05.2008;

6. Cristina-Delia Nechifor, Ecaterina Angheluţă, Dana-Ortansa Dorohoi,

Evaluation of polyvinyl alcohol films with different stretching degree,

Conferința „Fizica si tehnologiile educaționale moderne‖, Universitatea

„Al.I.Cuza‖, Facultatea de fizică, Iasi, 16.05.2008; 7. The 3-rd National Conference of Applied Physics, Universitatea Tehnică

‖Gheorghe Asachi‖, Iaşi, 21-22 November 2008;

8. National Conference on Applied Physics, 4th Edition, Galati, Romania,

25 – 26th September, 2008;

9. Alina Rogojanu, Ecaterina Angheluţa, Radiatii total polarizate,

caracteristici si aplicații, Sesiunea de comunicări științifice

―STRATEGII XXI‖, Secțiunea Științe Tehnice Universitatea Națională

de Apărare ―Carol I‖, București 13-14 aprilie 2006;


44

10. Ecaterina Angheluţă, Alina Rogojanu, Dana-Ortansa Dorohoi

―Induced Birefringence in polymer foils‖ Sesiunea de comunicări

științifice ―STRATEGII XXI‖, Secțiunea Științe Tehnice Universitatea

Națională de Apărare ―Carol I‖, București 13-14 aprilie 2006;

11. Ecaterina Angheluţă, Dana-Ortansa Dorohoi, Metode de obtinere a

luminii polarizate Conferinţa Naţională „Fizica şi tehnologiile

educaţionale moderne„ Universitatea ,,Al.I.Cuza‖, Facultatea de fizică,

Iaşi, mai 2006;

12. Ecaterina Angheluță, Dana Ortansa Dorohoi, Aplicaţii ale polarizării

luminii in elipsometrie, Conferinţa Naţională „Fizica şi tehnologiile

educaţionale moderne„ Universitatea‖ Al.I.Cuza‖, Facultatea de fizică, Iaşi, 20-21 mai 2005;

13. V. Pop, Ecaterina Angheluţă, Dana Dorohoi, Dispersion birefringence

of thin anisotropic foils determined by spectral means, Conferinţa

Naţională de Fizică Aplicată, Universitatea Tehnică ―Gheorghe Asachi‖,

Iaşi, 4 decembrie 2004;

ROMÂNIA Rezumatul tezei de doctorat - phys.uaic.ro · Mulţumesc conducătorului ştiinţific,...

Documents

Transcript of ROMÂNIA Rezumatul tezei de doctorat - phys.uaic.ro · Mulţumesc conducătorului ştiinţific,...