液晶的物理特性实验报告
物理实验报告_液晶物性
液晶物性【摘要】：本实验主要了解液晶的基本物理性质及其测量方法，特别是电光性能。
在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小。
测量了不同间歇频率下液晶的响应时间，液晶升压和降压过程的电光响应曲线，液晶光栅升压和降压过程的衍射现象。
通过这些来了解液晶在外电场作用下的变化及其引起的液晶光学性质的变化。
关键词：液晶、双折射效应、旋光性、电光效应、响应时间、液晶衍射一、实验引言：液晶是早在1888年奥地利植物学家F⋅Reiniter发现的。
当某些物质加热到介于熔点和清亮点温度时，变得具有各向异性，这种中介相被称为液晶相，具有液晶相的物质被称为液晶。
G.Friedel确立了液晶的定义和分类，O.Wiener等发展了液晶的双折射理论，E.Bose提出了液晶的相态理论。
液晶是一种材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。
1968年海尔曼等人研制出世界上第一台液晶显示器，之后，液晶被广泛应用于显示器领域。
本实验中我们测得了液晶盒的扭曲角、液晶电光响应曲线和液晶的光栅常数；观察了响应时间随间歇频率的变化规律和液晶光栅的衍射现象。
并通过实验掌握了对液晶电光效应等的基本测量方法。
二、实验原理：液晶根据分子排列的平移和取向有序性分为三大类：近晶相、向列相、胆甾相。
2.1液晶的介电各向异性当外电场平行于或者垂直于分子长轴时，分子极化率不同表示为α、α⊥。
当一个任意取向的分子被外电场极化时，由于α、α⊥的区别，造成分子感生电极矩的方向和外电场的方向不同，从而使分子发生转动。
如果考虑到液晶内各个分子之间的相互作用以及分子与基片表面的作用，旋转将引起类似于弹性恢复力造成的反方向力矩，使得分子在转动一个角度后不再转动。
因此产生电场对液晶分子的取向作用。
2.2液晶的光学各向异性光在液晶中传播会产生寻常光（o光）与非寻常光（e光），表现出光学的各项异性。
所以液晶的光学性质也要通过两个主折射率n、n⊥描述。
液晶电光实验报告
一、实验目的1. 了解液晶的基本特性和电光效应原理。
2. 掌握液晶电光效应的实验方法与操作步骤。
3. 分析液晶电光效应的实验数据，得出结论。
4. 理解液晶在光显示技术中的应用。
二、实验原理液晶是一种介于液体与固体之间的特殊物质，具有流动性、各向异性和光学各向异性等特性。
液晶的电光效应是指液晶分子在外电场作用下，其排列方向发生变化，从而导致光学性质发生改变的现象。
当液晶分子受到外电场作用时，分子会沿着电场方向排列，从而改变液晶的折射率。
这种折射率的变化会导致液晶对光的传播方向产生偏转，从而实现光调制。
三、实验器材1. 液晶盒2. 偏振片3. 电源4. 光源5. 光电探测器6. 信号发生器7. 示波器四、实验步骤1. 将液晶盒、偏振片、光源、光电探测器和信号发生器连接成实验电路。
2. 打开电源，调节信号发生器输出频率和幅度。
3. 观察光电探测器接收到的光信号，记录数据。
4. 改变液晶盒两端的电压，观察光电探测器接收到的光信号变化，记录数据。
5. 重复步骤3和4，分别记录不同电压下的光信号数据。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了不同电压下液晶盒的光信号数据，如下表所示：| 电压/V | 光信号强度/au || ------ | -------------- || 0 | 1.0 || 1 | 0.8 || 2 | 0.6 || 3 | 0.4 || 4 | 0.2 || 5 | 0.1 |2. 结果分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：（1）随着电压的增加，液晶盒的光信号强度逐渐减弱，说明液晶的电光效应随着电场强度的增加而增强。
（2）当电压为0V时，光信号强度最大，说明此时液晶盒处于正常状态，液晶分子排列整齐，对光的调制作用较弱。
（3）随着电压的增加，液晶分子排列逐渐混乱，对光的调制作用逐渐增强，导致光信号强度减弱。
六、实验总结本次实验成功地验证了液晶的电光效应，并得到了相应的实验数据。
液晶电光效应实验报告
液晶电光效应实验报告液晶电光效应实验实验报告熊建摘要：液晶是一种高分子材料，因其特殊的物理、化学性质，特殊的光学性质，以及对电磁场的敏感，现在已被广泛应用于轻薄型的显示技术上。
关键词：液晶，电光特性，时间响应特性，视角特性液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。
液晶既具有液体的流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的各向异性。
光通过液晶时，产生偏振面旋转，双折射等效应。
液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。
测量液晶光开关的电光特性曲线，得到液晶的阈值电压和关断电压；测量驱动电压周期变化时液晶光开关的时间响应曲线，得到液晶的上升时间和下降时间；测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。
了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。
【实验时间】：5月16日上午；【实验条件】：室温25℃ 【实验目的】：1．在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。
2．测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。
3．测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。
4．了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。
【实验仪器】：液晶电光效应实验仪一台，液晶片一块【实验原理】。
液晶的电光效应实验报告
液晶的电光效应实验报告液晶的电光效应实验报告引言液晶是一种特殊的物质，具有晶体和液体的特性。
它在电场的作用下会发生电光效应，这一现象在现代科技领域中有着广泛的应用。
本实验旨在研究液晶的电光效应，并探究其在液晶显示器等设备中的应用。
实验材料与仪器本实验所需材料包括液晶样品、电源、电极板、电压调节器等。
实验仪器包括显微镜、光源、示波器等。
实验步骤1. 准备工作：将液晶样品放置在显微镜下，调节显微镜的焦距，使样品清晰可见。
2. 搭建电路：将电源与电极板连接，通过电压调节器调节电压大小。
3. 观察现象：逐渐增加电压，观察液晶样品的变化。
记录不同电压下的观察结果。
4. 测量光强：使用光源照射液晶样品，通过示波器测量光强的变化。
记录不同电压下的光强数值。
实验结果与分析在实验过程中，我们观察到了液晶样品的电光效应。
随着电压的增加，液晶样品的透明度发生了明显的变化。
当电压较小时，液晶样品呈现出较高的透明度；而当电压较大时，液晶样品的透明度明显降低。
这种变化是由于电场的作用导致液晶分子的排列发生改变，进而影响了光的传播。
通过测量光强的变化，我们发现随着电压的增加，光强逐渐减小。
这是因为在电场的作用下，液晶分子的排列发生了改变，使得光的传播受到阻碍，从而导致光强减小。
这一现象在液晶显示器中得到了广泛的应用，通过调节电压，可以控制液晶的透明度，从而实现图像的显示和隐藏。
液晶的电光效应是基于液晶分子的特殊排列结构。
液晶分子具有长而细长的形状，可以自由旋转和移动。
在无电场作用下，液晶分子呈现出无序排列的液态状态；而在电场作用下，液晶分子会被电场所约束，呈现出有序排列的晶态状态。
这种有序排列会导致光的传播路径发生改变，从而产生电光效应。
液晶的电光效应在现代科技领域中有着广泛的应用。
最典型的应用就是液晶显示器。
液晶显示器利用液晶的电光效应，通过控制电场的大小和方向，实现图像的显示和隐藏。
液晶显示器具有体积小、能耗低、分辨率高等优点，已经成为了电子产品领域中不可或缺的一部分。
液晶光电特性实验报告
液晶电光特性液晶是一种即具有液体的流动性又具有类似于晶体的各向异性的特殊物质（材料），它是在1888年由奥地利植物学家Reinitzer首先发现的。
在我们的日常生活中，适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。
目前人们发现、合成的液晶材料已近十万种之多，有使用价值的也有4-5千种。
随着液晶在平板显示器等领域的应用和不断发展，以及市场的巨大需求，人们对它的研究也进入了一个空前的状态。
本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解，并利用现有的物理知识进行初步的分析和解释。
实验目的1．掌握液晶的工作原理，测量其在特定波长下的扭曲角。
2．观察液晶光开关的时间响应曲线，得到液晶的上升时间和下降时间。
3．观察液晶的衍射现象，得到液晶的结构尺寸。
基本原理大多数液晶材料都是由有机化合物构成的。
这些有机化合物分子多为细长的棒状结构，长度为数nm，粗细约为0.1nm量级，并按一定规律排列。
根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类1）近晶相液晶，结构大致如图1。
图1 图2 图3这种液晶的结构特点是：分子分层排列，每一层内的分子长轴相互平衡。
且垂直或倾斜于层面。
2、向列相液晶，结构如图2。
这种液晶的结构特点是：分子的位置比较杂乱，不再分层排列。
但各分子的长轴方向仍大致相同,光学性质上有点像单轴晶体。
3、胆甾相液晶，结构大致如图3。
分子也是分屏排列，每一层内的分子长轴方向基本相同。
并平行于分层面,但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度,总体来看分子长轴方向呈现一种螺旋结构。
以上的液晶特点大多是在自然条件下的状态特征，当我们对这些液晶施加外界影响时，他们的状态将会发生改变，从而表现出不同的物理光学特性。
下面我们以最常用的向列液晶为例，分析了解它在外界人为作用下的一些特性和特点。
我们在使用液晶的时候往往会将液晶材料夹在两个玻璃基片之间，并对四周进行密封。
为了我们的使用目的，将会对基片的内表面进行适当的处理，以便影响液晶分子的排列。
液晶的特性实验报告
液晶的特性实验报告摘要本实验旨在探究液晶的特性及应用。
通过观察液晶显示屏的工作原理、研究液晶分子的取向和对光的旋转、了解液晶的极化特性和光电效应等实验，我们对液晶的工作原理和应用有了更深入的了解。
实验结果表明，液晶具有优异的光学特性和可调制性能，广泛应用于各种现代显示技术。
介绍液晶是一种具有中间状态的物质，介于液体和晶体之间。
它的分子形态及排列可以受到电场、热和光的影响，从而实现对光的调制和显示。
液晶显示屏广泛应用于手机、电视、计算机等各种电子产品中，其优异的光学特性使得图像显示更加细腻和真实。
在本次实验中，我们主要围绕液晶的特性进行探究，包括液晶分子的取向和对光的旋转，液晶的极化特性以及液晶的光电效应。
实验一：液晶分子取向和对光的旋转目的：通过观察液晶分子在电场作用下的状况，研究其取向特性以及对光的旋转效应。
实验材料：液晶样品、电源、电极片、偏振片等。
实验步骤：1. 准备实验所需材料，将液晶样品注入两块平行的电极片中。
2. 将两块电极片夹紧，并在电源的作用下加电，观察液晶分子的取向情况。
3. 在液晶分子排列好的情况下，放置一块偏振片，并通过旋转这块偏振片，观察光的透过情况。
实验结果：实验中观察到，在电场的作用下，液晶分子有明确的取向趋势，其分子主轴与电场平行。
通过旋转偏振片，可以观察到光的透过强度发生变化，从而验证了液晶对光具有旋转作用。
实验二：液晶的极化特性目的：了解液晶的极化特性及其应用。
实验材料：液晶样品、偏振光源、偏振片等。
实验步骤：1. 准备实验所需材料，包括液晶样品、偏振光源和偏振片等。
2. 将偏振光源照射到液晶样品上，并在另一侧放置偏振片，观察透过偏振片的光强度变化。
3. 通过旋转偏振光源或偏振片，观察光的透过情况。
实验结果：实验中观察到，液晶具有极化特性，其对不同方向的光有不同的透过情况。
通过适当的改变偏振片的位置或旋转角度，可以调节透过液晶的光强度，实现光的调制。
实验三：液晶的光电效应目的：探究液晶的光电效应，并了解其在显示技术中的应用。
液晶的物理特
液晶的物理特性史立国（北京邮电大学.应用物理系09212681）摘要：本文主要从两个实验来研究液晶的物理特性，分别是扭曲排列液晶的电光特性实验和液晶光栅实验。
在研究扭曲排列液晶的电光特性中我们采用了旋转角度为120°的STN（超扭曲向列液晶）液晶盒，以线偏振白光垂直入射液晶，由于某个波长的光无法通过检偏器从而观察到出现色散现象。
并且测量出不同波长的光在通过STN之后的旋转角度。
用激光照射后在白屏上将会出现衍射现象，实验观察到了不同电压下的衍射图案。
通过这两个实验可以更细致的认识液晶，从而能更加理解液晶的光电电效应。
关键字：液晶；光栅；旋光色散；光栅衍射，偏振片引言：1888年，奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一定的温度范围内观察到液晶。
1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，并制成了显示器件。
从70年代开始，日本公司将液晶与集成电路技术结合，制成了一系列的液晶显示器件，并至今在这一领域保持领先地位。
液晶显示器件由于具有驱动电压低（一般为几伏），功耗极小，体积小，寿命长，环保无辐射等优点，在当今各种显示器件的竞争中有独领风骚之势。
为此液晶有必要成为我们的研究性课题走进我们的实验室。
其中液晶的光电特性应用尤为重要，为此我们先从其物理特性开始研究。
液晶态是一种介于液体和晶体之间的中间态，它既具有液体的流动性、黏度、形变等机械性质，又具有晶体的力、热、光、电、磁等物理性质。
理论依据一：液晶的物理特性：当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。
让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。
从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。
当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。
大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。
液晶特性实验
实验名称：液晶的电光特性实验实验目的：1.扭曲角的测量。
2.对比度c=Tmin/Tmax的测量。
5.观察衍射斑。
实验器材：800mm光学实验导轨1根，二维可调半导体激光器1台，偏振片2套，液晶盒1 套，液晶驱动电源1台，光功率指示计1台，白屏1个，光电二极管探头1个，导轨滑块5 个。
实验原理：液晶是一种即具有液体的流动性又具有类似于晶体的各向异性的特殊物质（材料），它是在1888年内奥地利植物学家首先发现的。
在我们的日常生活中，适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。
目前人们发现、合成的液晶材料已近十万种之多，有使用价值的也有4-5千种。
随着液晶在平板显示器等领域的应用和不断发展，以及市场的巨大需求。
人们对它的研究也进入了一个空前的状态。
本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解。
并利用现有的物理知识进入初步的分析和解释。
大多数液晶材料都是由有机化合物构成的。
这些有机化合物分子多为细长的棒状结构，长度为数nm，粗细约为0.1nm量级，并按一定规律排列。
根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类1）近晶相液晶，结构大致如图1，图1 图2 图3这种液晶的结构特点是：分子分层排列，每一层内的分子长轴相互平衡。
且垂直或倾斜于层面。
2、向列相液晶，结构如图2。
这种液晶的结构特点是：分子的位置比较杂乱，不再分层排列。
但各分子的长轴方向仍大致相同,光学性质上有点像单轴晶体。
3、胆甾相液晶，结构大致如图3。
分子也是分屏排列，每一层内的分子长轴方向基本相同。
并平行于分层面,但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度,总体来看分子长轴方向呈现一种螺旋结构。
以上的液晶特点大多是在自然条件下的状态特征，当我们对这些液晶施加外界影响时，他们的状态将会发生改变，从而表现出不同的物理光学特性。
下面我们以最常用的向列液晶为例，分析了解它在外界人为作用下的一些特性和特点。
我们在使用液晶的时候往往会将液晶材料夹在两个玻璃基片之间，并对四周进行密封。
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液晶的物理特性实验报告
1.实验目的：
1 . 初步掌握液晶的结构特点和物理性质;
2 . 通过观测液晶旋光色散、液晶光栅等液晶的电光特性现象, 了解液晶的简单应用。
2.实验仪器：
白炽灯, 偏振片( 两个) , 液晶盒及电源, 白屏, 半导体激光器( 650 n m) 及不同波长的发光二极管光源。
3.实验步骤及内容原理：
1 . 液晶
液晶与各向同性液体的主要区别在于它在结构上具有一定程度的有序性。
由于液晶分子一般呈细长棒状, 分子长轴的有序排列将使液晶具有各向异性。
分子长轴的方向相当于液晶的光轴, 与普通晶体材料的光轴类似。
由于液晶是液体, 其分子的排列方向易受外界条件的影响, 即液晶的光轴可以随外界条件改变, 使得液晶与一般晶体相比, 具有更多的电光特性。
本实验使用的液晶材料被封装在两片涂有透明导电薄膜的玻璃中, 玻璃的表面是经过特殊处理的( 比如将玻璃表面沿某一方向擦一下, 液晶分子将沿此方向很规则的排列) ,液晶分子的排列将受表面的影响, 这种装置称为液晶盒。
图33-1 显示了液晶沿经过特殊处理的表面, 按照一定规律排列的典型情况。
2 . 旋光色散
扭曲排列液晶由于具有螺旋结构, 因而具有很强的旋光特性, 其旋光本领与波长有关。
如图33-2 所示, 以线偏振的白光垂直入射到液晶盒上, 旋转检偏器, 可以发现从检偏器透射出的光呈现出不同的色彩。
若在起偏器前放不同波长的光源, 可以看到, 线偏振光经过液晶后, 仍然是线偏振光, 且旋转了一定的角度, 而且不同颜色光所转的角度也不同, 这种色散现象称为旋光色散。
在外电场的作用下, 液晶分子将改变其排列方式, 从而导致液晶折射率的改变,
这就是液晶的电光效应。
当电场足够强时, 有的液晶分子将平行于电场方向排列, 称为正性液晶; 有的则会垂直于电场方向排列, 称为负性液晶。
扭曲向列相液晶的旋光特性来源于它的螺旋结构, 如图33-3(a) 所示, 其旋光本领可由下式给出:
4.实验数据处理与讨论：
1.解释：偏振白光垂直入射液晶后不同波长的光的偏振方向旋转的角度不同从
而某个波长的光无法透过检偏器光屏上将看到这种颜色的补色。
2.液晶旋光角度与入射光波长的关系：
2
θλ-
-表格
经线性拟合得：R为0.99249，总的来说，基本可以认为2
θλ-
-之间是线性相关的。
3.测量形成液晶光栅后所需的最小电压和最大电压：
4. 测量液晶光栅的光栅常数：
已测得一级光栅距中心1l =1.1cm,液晶盒与白屏的距离为L=10cm,所用红色激光波长λ=650nm 。
记一级衍射角为1θ，得
1s i n θ
1=0.109。
又1sin θ=d
λ
，则d=5.96m μ。