液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明書

1、1液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(yīng)用和局限。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理：液晶是介于液體與晶體之間的一種物質(zhì)狀態(tài)。一般的液體內(nèi)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(xiàn)晶體的各向異性。當(dāng)光通過液晶時，會產(chǎn)生偏振面旋轉(zhuǎn)，雙折射等效應(yīng)。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(guān)。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(zhuǎn)，類似于物質(zhì)的旋光效應(yīng)。在一般條件下旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)特性其極化率和電導(dǎo)率等都具有各向異性的特點(diǎn)，當(dāng)大量液晶分子有

3、規(guī)律的排列時其總體的電學(xué)和光學(xué)特性如介電常數(shù)、折射率也將呈現(xiàn)出各向異性的特點(diǎn)。如果我們對液晶物質(zhì)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(xué)特性發(fā)生改變，1963年有人發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。這就是液晶的的電光效應(yīng)。為了對液晶施加電場，我們在兩個玻璃基片的內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)組成的結(jié)構(gòu)叫做液晶盒。當(dāng)我們在液晶盒的兩個電極之間加上一個適當(dāng)?shù)碾妷簳r我們來看一下液晶分子會發(fā)生什么變化。根據(jù)液晶

4、分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。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(dāng)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(zhuǎn)動，直到各種互相作用力達(dá)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(dāng)外電場足夠強(qiáng)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(shí)驗(yàn)希望通過一些基本的觀察和研究，對液晶材料的光學(xué)性質(zhì)及物理結(jié)構(gòu)有一個基本了解。并利

5、用現(xiàn)有的物理知識進(jìn)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(shù)液晶器件都是這樣工作的。3圖5液晶電光效應(yīng)關(guān)系圖以上的分析只是對液晶盒在“開關(guān)”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(rèn)識，其實(shí)在這個中間狀態(tài)，有著極其豐富多彩的光學(xué)現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)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(yīng)速度是液晶