液晶電光效應實驗說明書

1、1液晶電光效應實驗液晶電光效應實驗基本要求基本要求1、了解液晶的特性和基本工作原理；2、掌握一些特性的常用測試方法；3、了解液晶的應用和局限。實驗原理實驗原理：液晶是介于液體與晶體之間的一種物質狀態(tài)。一般的液體內部分子排列是無序的，而液晶既具有液體的流動性，其分子又按一定規(guī)律有序排列，使它呈現晶體的各向異性。當光通過液晶時，會產生偏振面旋轉，雙折射等效應。液晶分子的形狀如同火柴一樣，為棍狀。棍的長度在十幾埃，直徑為4～6埃，液晶層厚度一

2、般為58微米。列方式和天然膽甾(音同淄)相液晶的主要區(qū)別是：扭曲向列的扭曲角是人為可控的，且“螺距”與兩個基片的間距和扭曲角有關。而天然膽甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人為控制。扭曲向列排列的液晶對入射光會有一個重要的作用，他會使入射的線偏振光的偏振方向順著分子的扭曲方向旋轉，類似于物質的旋光效應。在一般條件下旋轉的角度(扭曲角)等于兩基片之間的取向夾角。由于液晶分子的結構特性其極化率和電導率等都具有各向異性的特點，當大量液晶分子有

3、規(guī)律的排列時其總體的電學和光學特性如介電常數、折射率也將呈現出各向異性的特點。如果我們對液晶物質施加電場，就可能改變分子排列的規(guī)律。從而使液晶材料的光學特性發(fā)生改變，1963年有人發(fā)現了這種現象。這就是液晶的的電光效應。為了對液晶施加電場，我們在兩個玻璃基片的內側鍍了一層透明電極。我們將這個由基片電極、取向膜、液晶和密封結構組成的結構叫做液晶盒。當我們在液晶盒的兩個電極之間加上一個適當的電壓時我們來看一下液晶分子會發(fā)生什么變化。根據液晶

4、分子的結構特點。我們假定液晶分子沒有固定的電極。但可被外電場極化形成一種感生電極矩。這個感生電極矩也會有一個自己的方向，當這個方向以外電場的方向不同時，外電場就會使液晶分子發(fā)生轉動，直到各種互相作用力達到平衡。液晶分子在外電場作用下的變化，也將引起液晶合中液晶分子的總體排列規(guī)律發(fā)生變化。當外電場足夠強時，兩電極之間的液晶分子將會變成如圖2中的排列形式。本實驗希望通過一些基本的觀察和研究，對液晶材料的光學性質及物理結構有一個基本了解。并利

5、用現有的物理知識進入初步的分析和解釋。圖1圖2這時，液晶分子對偏振光的旋光作用將會減弱或消失。通過檢偏器，我們可以清晰地觀察到偏振態(tài)的變化。大多數液晶器件都是這樣工作的。3圖5液晶電光效應關系圖以上的分析只是對液晶盒在“開關”兩種極端狀態(tài)下的情況作了一些初步的分析。而對于這兩個狀態(tài)之間的中間狀態(tài)。我們還沒有一個清晰的認識，其實在這個中間狀態(tài)，有著極其豐富多彩的光學現象。在實驗中我們將會一一觀察和分析。液晶對變化的外界電場的響應速度是液晶