بررسی اثرهمرفت ریلی بنارد در بلورهای مایع نماتیک باآرایش هموتروپیک با منبع گرمایی نورگوسی لیزر تابیده از بالا

در سال 1900 میلادی شخصی بنام بنارد اولین آزمایش تجربی را روی یک سیال (واکس) انجام داد. لایه ای نازک از واکس را در یک سلول فلزی بطوری که از یک طرف محدود و از طرف دیگر در تماس مستقیم با هوا بود ازپایین درمعرض منبع گرمایی قرار داد. بعد از گذشت مدت زمان خاص شکل هایی بصورت هگزاگونال (شش وجهی) در سطح سیال مشاهده شد که حاکی از انتقال گرما در سیال بود. گرما ابتدا در سیال بصورت رسانشی (ازطریق تراز های مولکولی) و بعد از گذشت مدت زمان خاص زمانی که گرادیان دمایی به یک حد خاصی رسید انتقال گرما بصورت همرفتی (انتقال گرما در اثر حرکت لایه ها) در سیال منتقل خواهد شد که علت آن جابجایی لایه های کم چگال(سبک) قسمت های گرمتر در قسمت پایین نسبت به مناطق سردتر(سنگین تر) که در بالای سیال قرار دارند است و در نتیجه نیروی شناوری ایجاد شده و لایه های سردتر به طرف پایین سلول ولایه های گرمتر به طرف بالا حرکت کرده و لایه های سیال شروع به حرکت می کنند. شروع حرکت لایه های سیال را آغاز ناپایداری یا همان آغاز همرفتی خواهیم نامید که آستانه ی این ناپایداری با عدد بدون بعد ریلی(r) مشخص می شود.. ما پدیده ی همرفتی را برروی سلول بلور مایع نماتیک با آرایش هموتروپ بصورت تئوری بررسی خواهیم کرد. زمانی که ما سلولی از بلور مایع با حالت هموتروپیک داشته باشیم و آن را از سمت بالا در معرض منبع گرمایی نور گاوسی لیزر قرار دهیم دراثر جذب نور گاوسی لیزر در سلول شارش ایجاد خواهد شد که می توان این شارش را بوسیله ی معادلات ناویر استوکس در دو راستای r و z بیان کنیم. دراثر این شارش چون کوپل شدگی در بین شارش و جهت گیری مولکول ها وجود دارد باعث خواهد شد که مولکول ها بازچرخش انجام دهند که این باز چرخش مولکولی رابوسیله ی معادله ی تعادل گشتاوری بیان خواهیم کرد. در این کار ما از میدان مغناطیسی برای تغییر در بازچرخش مولکول ها نیز استفاده خواهیم کرد. نتایج نشان دادند که با اعمال میدان مغناطیسی موازی با دیرکتور از بازچرخش مولکول ها در راستای قبلی ممانعت به عمل آمده و باز چرخش کاهش می یابد