Нематические кристаллы по своей текучести наиболее близки к обычной изотропной жидкости. Их молекулы могут вращаться вокруг длинных, а иногда и коротких осей и даже перемещаться в пространстве. Если нет внешних воздействий, длинные оси молекул всегда параллельны друг другу. Этим объясняется ярко выраженная оптическая анизотропия нематических кристаллов.

Оказывается, что тонкая пленка нематического кристалла при взаимодействии с поляризованным светом ведет себя подобно кварцевой пластинке, вырезанной параллельно оптической оси. Она преобразует состояние поляризации света, превращая линейно поляризованный свет в циркулярный или эллиптический.


Оптическая ось нематического кристалла совпадает с длинными осями молекул. Под воздействием света происходит переориентация молекул в кристалле и меняется его двулучепреломление. Этот эффект может быть усилен, если наряду со светом на кристалл воздействовать постоянным магнитным или электрическим полем. Обычно кристалл реагирует на облученность свыше 10ˆ6 Вт/м2. Такие поля нетрудно получить, фокусируя свет непрерывного лазера, например, аргонового. Подобные явления наблюдаются и при освещении жидкого кристалла короткими (наносекундными) импульсами большой мощности (до 1 МВт). Даже если при каждом импульсе переориентация мала, суммарное воздействие серии импульсов может привести к большой деформации, т. е. для нематических кристаллов характерен эффект накопления деформации.

Ни один твердый кристалл не обладает таким высоким двулучепреломлением, как жидкие кристаллы. Так, для n-азоксифенетола разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей достигает 0,37, что вдвое больше, чем у исландского шпата и в 40 раз выше, чем у кварца. С ростом температуры двулучепреломление нематических кристаллов снижается, а при переходе их в изотропное состояние исчезает совсем.


Оптической активностью нематические кристаллы не обладают, т. е. они не способны поворачивать плоскость поляризации излучения. Но ее можно вызвать искусственно с помощью простого приема. Поместим тонкий слой жидкого кристалла между двумя стеклами. Молекулы вещества сцепляются со стеклом, однако внутренняя область кристалла сохраняет текучесть. Если повернуть покровное стекло, то одновременно повернутся сцепленные с ним молекулы кристалла, и это приведет к винтовой деформации вещества. Теперь кристалл становится оптически активным. Он поворачивает плоскость поляризации излучения на угол, равный углу поворота стекла. Следует иметь в виду, что для всех длин волн угол вращения плоскости поляризации одинаков. Этим свойством не обладает ни один твердый кристалл, а оно очень важно для спектральных приборов.


Любопытна еще одна особенность нематических кристаллов. Если повернуть покровное стекло на угол, больший чем 90°, знак вращения плоскости поляризации скачкообразно изменится. Например, поворот стекла на 120° по часовой стрелке адекватен вращению плоскости поляризации на 60° в противоположном направлении.


Многие нематические кристаллы дихроичны, т. е. они по-разному поглощают обыкновенные и необыкновенные лучи. Это свойство используют в промышленности для изготовления поляроидов.