液晶物性实验报告
液晶电光实验报告

液晶电光实验报告一、实验目的1.理解液晶的性质和应用。
2.学习使用液晶材料制作电光器件。
3.掌握液晶显示模块的基本原理和工作原理。
二、实验原理液晶是一种有机分子化合物,具有原子层排列有序的特性。
液晶分为向列型和晶粒型两种。
液晶材料可以通过外加电场改变分子排列方向和取向,从而改变光的传播性质。
液晶显示模块是一种利用液晶材料可重新调整分子取向的特性来实现显示的装置。
液晶显示模块由液晶材料、玻璃基板、导电玻璃等组成。
液晶显示模块的工作原理是,当外加电压作用在导电玻璃上时,导电玻璃表面生成电场,使液晶分子排列方向改变,从而改变光的透过性。
三、实验器材和药品1.液晶显示模块2.电源3.导线4.直尺、卷尺5.台式电脑四、实验步骤1.将液晶显示模块连接到电源上,并通过导线与电源连接。
2.打开电源,调节电压大小。
3.观察液晶显示模块的显示情况,并记录观察结果。
五、实验结果通过实验观察,当电压为0V时,液晶显示模块呈现无显示状态。
当电压逐渐增大时,液晶显示模块开始出现显示,显示内容为黑色的线条和图案。
增加电压后,显示内容逐渐清晰,线条和图案的颜色也逐渐变亮。
当电压达到一定大小时,显示完全清晰,颜色鲜艳。
如果继续增加电压大小,显示内容会逐渐模糊,颜色也会变暗。
六、实验分析从实验结果可以看出,液晶显示模块的显示与电压大小有关。
当电压为0V时,液晶材料的分子排列方向不发生改变,无法调整光的透过性,因此无显示。
随着电压的增大,液晶材料的分子排列方向发生改变,光的传播性质也发生变化,从而呈现出不同的显示效果。
在液晶显示模块中,导电玻璃起到了产生电场的作用,通过调节电压大小可以改变电场的强弱,从而调整液晶材料的分子排列方向。
液晶材料的分子排列方向改变后,可以通过光的传播性质显示出不同的图案和颜色。
七、实验总结通过本次实验,我对液晶的性质和应用有了更深入的了解。
液晶是一种具有原子层排列有序特性的有机分子化合物,通过改变分子的取向和排列方向可以调整光的传播性质。
液晶显示实验报告

液晶显示实验报告液晶显示实验报告引言液晶显示技术是一种广泛应用于电子产品中的显示技术,如手机、电视、电脑等。
本实验旨在通过实际操作,了解液晶显示的原理、结构和工作原理,以及其在现代科技中的应用。
一、液晶显示的原理液晶显示的原理基于液晶分子的特性。
液晶分子具有一定的有序性,可以通过电场的作用来改变其排列方式,从而实现显示效果。
液晶显示器由液晶层、电极层和背光源组成。
液晶分子在电场作用下,会改变其排列方式,从而改变透光性,实现图像显示。
二、液晶显示器的结构液晶显示器的结构主要包括液晶层、电极层和背光源。
液晶层是由两片玻璃基板组成,中间夹有液晶分子。
电极层则是通过透明导电材料制成,用于施加电场。
背光源则提供背光照明,使得液晶层中的图像能够显示出来。
三、液晶显示器的工作原理液晶显示器的工作原理是通过改变液晶分子排列方式来实现图像显示。
当液晶显示器接收到图像信号时,电极层会施加电场,改变液晶分子的排列方式。
不同排列方式的液晶分子会对光的透过程度产生不同的影响,从而形成图像。
四、液晶显示器的应用液晶显示技术在现代科技中得到广泛应用。
手机、电视、电脑等电子产品都采用了液晶显示技术。
液晶显示器具有低功耗、薄型化和高分辨率等优势,成为了主流的显示技术。
五、实验过程及结果在实验中,我们使用了一个简单的液晶显示器模块进行了实验。
首先,我们连接了电源和信号源,并调整了合适的亮度和对比度。
然后,我们通过输入不同的图像信号,观察液晶显示器的显示效果。
实验结果表明,液晶显示器能够准确地显示输入的图像信号,并且在不同亮度和对比度的调整下,能够呈现出清晰、鲜艳的图像。
六、实验总结通过本次实验,我们深入了解了液晶显示技术的原理、结构和工作原理。
液晶显示器作为一种重要的显示技术,在现代科技中发挥着重要的作用。
我们也通过实际操作,对液晶显示器的工作过程有了更深入的理解。
通过实验结果的观察和分析,我们进一步验证了液晶显示器的可靠性和稳定性。
液晶的物理特性实验报告

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。
液晶物性实验报告

液晶物性实验报告【摘要】本实验主要是对液晶的各向异性、旋光性、电光效应等物理性质进行研究。
通过对液晶盒的扭曲角、电光响应曲线和响应时间的测量,以及对液晶光栅的观测和分析,测得液晶盒的扭曲角为108°,液晶的线偏振度周期约为90°,测得可通过增大间歇频率,减小液晶的响应时间,还用白光光源观察了衍射特性,测得光栅常数a?5.93?10m。
?6【关键词】液晶光学特性旋光度光电效应衍射各向异性一、引言19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。
液晶(Liquid Crystal简称LC)是一种高分子材料,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。
近十年来液晶科学获得了许多重要的发展,使得液晶得到极为广泛的应用,为当代新兴的液晶工业体系奠定了基础,同时亦促进了液晶的基础理论研究。
本实验主要是对液晶的各向异性、旋光性、电光效应等物理性质进行研究。
二、实验原理(一)、液晶的基础物理性质 1、液晶的介电各向异性液晶的各项异性是决定液晶分子在电场中行为的主要参数。
当外电场平行于或者垂直于分子长轴时,分子极化率不同。
当一个任意取向的分子被外电场极化时,各方向上的极化率不同,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。
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、杆形液晶分子的排列方式:由杆形分子形成的液晶,其液晶相可根据分子排列的平移和取向有序性分为三类:近晶相、向列相和胆甾相。
图1 液晶分子的三种不同排列方式3、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。
由于n_''和n_⊥不同,o光与e光在液晶中传播时产生相位差,使得出射光的偏振态发生变化。
液晶光电实验报告

液晶光电实验报告一、实验目的1、了解液晶的基本特性和工作原理。
2、掌握液晶光阀的工作原理和应用。
3、学会使用相关仪器测量液晶的电光特性参数。
二、实验原理1、液晶的特性液晶是一种介于液体和晶体之间的物质状态,具有独特的光学、电学和力学性质。
液晶分子通常呈长棒状或扁平状,具有一定的取向性。
在不同的电场作用下,液晶分子的取向会发生改变,从而导致液晶的光学性质发生变化。
2、液晶光阀的工作原理液晶光阀是一种基于液晶电光效应的器件。
当在液晶光阀上施加电压时,液晶分子的取向发生变化,从而改变了光通过液晶光阀的透过率。
通过控制施加在液晶光阀上的电压,可以实现对光的强度、相位和偏振等特性的调制。
3、液晶的电光特性液晶的电光特性通常用透过率电压曲线(TV 曲线)来描述。
在一定的波长下,测量不同电压下液晶光阀的透过率,即可得到 TV 曲线。
TV 曲线可以反映液晶的阈值电压、饱和电压和对比度等重要参数。
三、实验仪器1、液晶电光特性综合实验仪2、半导体激光器3、光电探测器4、数字示波器5、计算机四、实验内容与步骤1、实验装置的连接将半导体激光器、液晶光阀、光电探测器、数字示波器和计算机按照实验仪器的说明书进行正确连接。
2、测量液晶的阈值电压(1)打开半导体激光器和实验仪的电源,调节激光的强度和光路,使激光能够垂直入射到液晶光阀上。
(2)从 0 开始逐渐增加施加在液晶光阀上的电压,同时用光电探测器测量透过液晶光阀的光强,并将光强信号输入到数字示波器中进行显示。
(3)观察示波器上的光强信号,当光强开始发生明显变化时,对应的电压即为液晶的阈值电压。
3、测量液晶的饱和电压(1)继续增加施加在液晶光阀上的电压,直到透过液晶光阀的光强不再发生明显变化,此时对应的电压即为液晶的饱和电压。
4、测量液晶的对比度(1)在阈值电压和饱和电压之间选择几个不同的电压值,分别测量对应的透过光强。
(2)根据测量得到的光强数据,计算液晶的对比度。
5、观察液晶的电光响应时间(1)给液晶光阀施加一个方波电压信号,用数字示波器观察透过光强的变化情况。
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。
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液晶物性实验报告摘要本实验主要是对液晶的基本物理性质进行探究。
在实验中测量了透过液晶盒的光强随入射光偏振方向与液晶分子主方向间角度的变化,了解了双折射效应的机制;观察液晶盒的旋光效应,测量出液晶盒的扭曲角为120度;分别测量了液晶在常黑模式和常白模式下响应时间;观察了液晶的衍射现象;并在常黑模式下设计测量了对应升压和降压过程的电光响应曲线。
关键词液晶物性、电光效应、响应时间、液晶衍射引言19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。
到了20世纪20年代随着更多液晶材料的发现及技术的发展,人们对液晶进行了系统深入的研究,并将液晶分类。
30年代到50年代人们对液晶的各向异性、液晶材料的电光效应等进行深入的研究。
到了60年代液晶步入了使用研究阶段。
自1968年海尔曼等人研制出世界上第一台液晶显示器以来,在四十年的时间里,液晶显示器以由最初在手表、计算器等“小、中型”显示器发展到各种办公自动化设备、高清晰的大容量平板显示器领域。
本实验通过对液晶盒的扭曲角,电光响应曲线和响应时间的测量,以及对液晶光栅的观察分析,了解液晶在外电场的作用下的变化,以及引起的液晶盒光学性质的变化,并掌握对液晶电光效应测量的方法。
实验原理液晶态与普通的物质三态不同,不是所有的物质都具有这种性质。
那些有较大的分子且分子的形状是杆状的物质容易形成液晶。
对由杆状分子形成的液晶,根据分子排列的平移和取向的有序性可以分成三类:近晶相,向列相,胆缁相。
近晶相:分子排成层,层内分子平行排列,既有取向有序性又有重心平移周期性。
向列相:液晶分子保持平行排列状态,但分子重心混乱无序。
胆缁相:分子排列成层,层内分子取向有序,但不同层分子取向稍有变化,沿层的法线方向排列成螺旋结构。
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、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。
由于n 和⊥n 的不同,o 光与e 光在液晶中传播时产生相位差,使得出射光的偏振态发生变化。
这就是液晶的双折射效应。
3、液晶的旋光性由于液晶盒的上下基片的取向成一定的角度,两者间的液晶分子取向将均匀扭曲。
通常振动面的旋光角度θ与旋光物质的厚度d 成正比,即()θαλ=d ,()αλ为旋光率。
4、液晶的电光效应液晶在外电场的作用下,分子取向将发生改变,光通过液晶盒的偏振状态也将发生变化,此时若检偏器的透光位置不变,则系统透光强度将发生变化,透过率与外加电压的关系曲线称为电光响应曲线,它决定着液晶显示的特性。
其中透过率最大与最小的比称为对比度C ,即max min /=C T TC 越大画面越生动明亮,所以其大小直接影响到液晶显示器的显示质量。
在电光响应曲线中有3个重要参量:1)、阈值电压,即透过率为90%所对应的电压 2)、饱和电压,即透过率为10%所对应的电压 3)、阈值锐度,即饱和电压与阈值电压之比 5、液晶响应时间当施加在液晶上的电压改变时,液晶改变原排列方式所需的时间即为响应时间。
我们用上升沿时间和下降沿时间来衡量液晶对外界驱动信号的响应速度。
上升沿时间:透过率由最小值升到最大值的90%时所需的时间 下降沿时间:透过率有最大值升到最大值的10%时所需的时间 6、液晶衍射当外加电压在一定范围时,液晶盒中的液晶取向会产生有规则的形变,使得折射率周期性变化。
由于这种周期性变化的尺度与激光的波长相近,因此可以观察到衍射条纹的出现。
液晶盒内形成折射率位相光栅,即液晶光栅。
液晶相位光栅满足一般的光栅方程:sin d k θλ= 其中:d 为光栅常数,θ 为衍射角,k=0,1,2±±…为衍射级次。
实验内容: 1、实验仪器:半导体激光器、示波器、液晶盒、液晶驱动电源、激光器电源、激光功率计、光电池、光电二极管探头、偏振片2个、光学导轨、白屏。
图1是实验原理图,激光经过欺骗器后成为线偏振光,偏振光经过扭曲向列相液晶后振动方向发生变化,检偏器用来鉴别液晶出射光的偏振态。
激光电源和激光功率计被集成在一个盒子中。
液晶驱动电源同时具有三个功能:(1)为液晶提供峰值为12V的交流电压;(2)为光电二极管提供12V的偏置电压;(3)将光电二极管接收到的信号输出值示波器。
图1 实验原理图2、实验步骤:(1)液晶表面锚泊方向的测量、液晶的旋光现象以及双折射现象实验中调节光路起偏器使入射到液晶表面的光强最大,调节检偏器,测量放入液晶时的线偏度L。
当不加驱动电压时,在0-360°范围内旋转液晶,并旋转检偏器,找到系统消光的位置,研究最小输出光强随液晶角度的变化规律。
分析实验数据,可求出液晶盒的扭曲角。
(2)测量响应时间将光电池替换为响应时间较短的光电二级管,将液晶驱动电源调为12V 左右,并置于间隙状态。
改变间歇频率和驱动频率,旋转液晶盒和检偏器,观察和记录驱动信号和液晶响应信号的变化。
设置3个间歇频率,测量在这3个不同的间歇频率下的上升沿时间和下降沿时间。
(3)液晶的衍射现象取下液晶盒,缓慢增加和减小液晶的调制电压,仔细观察液晶盒表面的变化。
将液晶盒置于光路中。
取下检偏器。
在白屏上观察液晶光栅的衍射现象,读出六级条纹间距。
计算光栅常数。
(4)测量电光响应曲线在“常黑模式”和“长白模式下”下考虑液晶的衍射现象,利用功率输出仪器输出0—10v 的三角波电压作为驱动电压。
利用示波器记录电光响应曲线。
根据图像分别测量升压和降压过程中液晶的电光响应曲线。
数据处理与实验结果分析1、液晶盒表面锚泊方向的测量、液晶的旋光现象以及双折射现象表1、放入液晶前后光强度最大光强/mW 最小光强/mW 线偏度放入液晶前 1.86 0.001 1860放入液晶后 1.229 0.007 175.57由表1可知经起偏器的出射光线偏度较高,因而可近似看做线偏振光。
放入液晶后线偏振度明显降低,说明线偏振光经过液晶盒发生双折射现象,使得偏振态发生变化,通常变为椭圆偏振光。
表2 出射光强度与液晶转角数据记录液晶转角/°最大光强/mW 最小光强/mW 线偏度155 1.282 0.002 641110 1.101 0.073 15.0821917863 1.228 0.002 61433 1.125 0.050 22.5333 1.257 0.002 628.5288 1.090 0.074 14.72972973245 1.195 0.002 597.5196 1.146 0.079 14.50632911试验中发现,旋转液晶盒后调整检偏器寻找此时的最小输出光强,检偏器的位置几乎不发生变化,说明由旋光性引起扭曲角的大小与线偏振光的偏振方向无关,而试验中检偏器位置发生的较小变化是由于不同的偏振方向线偏振光经过液晶盒时引起的双折射现象不同,由双折射现象引起了旋光角度的变化。
经过液晶盒的最小输出光强随液晶转角成周期性变化,大约每90度出现一个极大值与一个极小值,相邻极大值与极小值之间液晶盒的转角约为45度。
根据长轴和短轴的比值计算线偏度:在极小值处线偏度平均值L=620。
比较接近理论值无穷大。
所以,输出极大值处对应出射光为线偏度最小的椭圆偏振光,极小值时对应出射的为线偏振光。
出现这一现象的原因是,当光以平行或垂直于分子轴的偏振方向入射,则随着分子的扭曲,将以平行或垂直于出射面分子轴的偏振方向射出。
当以其他线偏振光方向入射时,则根据双折射效应带来的附加相位差来决定以椭圆、圆或先偏振光出射。
这一操作其实就是通过观察出射光偏振状态随入射光偏振方向与分子轴方向夹角的变化来了解液晶双折射效应的机制。
图2 输出光强随液晶转角的变化规律测得不加液晶时光强达到最小时检偏器角度为155度,加液晶后,调节检偏器和液晶盒,出射光强达到最小时检偏器的角度为35度,由此可知扭曲角为120度。
2.测量响应时间(1)常白模式下,示波器上显示如图3所示:图3 常白模式液晶响应信号波形实验测得驱动频率ms 0.00253 0.00185 0.00208间隔频率ms 0.01846 0.01682 0.01339Ton 0.00326 0.00293 0.00284Toff 0.00355 0.0031 0.00285(2)驱动及液晶响应信号随频率的变化规律:当驱动频率不变时,随着间歇频率的增大,驱动信号的开关周期明显减小,脉冲周期不变;液晶响应信号的波形也随着周期的减小而变窄,但测得的响应时间变化不大。
当间歇频率不变时,随着驱动频率的增大,驱动信号的开关周期略为变小,脉冲周期显著减小;液晶响应信号的波形大致趋势及周期均不变,但原先较为平滑的曲线上,出现的明显的小起伏,类似于一次级波叠加到原先曲线上。
3.液晶的衍射现象通过缓慢增加液晶盒驱动电压,随着驱动电压增大,观察到液晶盒表面出现彩色的环,紧接着液晶表面变白,变朦胧,渐渐又恢复透明。
缓慢减小液晶盒的驱动电压,又达到5.96V 时出现彩色环,随电压变化又迅速消失,下降过程比上升过程相比彩色环消失的要迅速一点。
表2 液晶衍射出现与消失随电压变化表电压变化方向 衍射斑出现 衍射斑消失 临界电压/V从小到大 5.03 7.97 从大到小6.373.75这两个过程中都会有衍射斑的出现,但是衍射斑出现的电压范围不一致,另外衍射斑的形状也有不同。
实验中测量液晶到屏的距离H=9cm,λ=650nm ,光斑间距a=1.12cm 可以求得sin θ=0.12由液晶相位光栅满足的光栅方程sin θλ=d k 得光栅常数d=7.09μm与理论值7μm 的误差为1.3% 4.测量电光响应曲线选择常黑模式,响应曲线如图5所示:图5 电光响应曲线其中三角波为驱动电压,方波为电光响应曲线。
升压过程中:1)、阈值电压,即透过率为90%所对应的电压 测得阈值电压大致为8.4V2)、饱和电压,即透过率为10%所对应的电压测得饱和电压对应为6.32V3)、阈值锐度,即阈值电压与饱和电压之比为:β=8.4/6.32=1.33降压过程中:1)、阈值电压,即透过率为90%所对应的电压测得阈值电压大致为8.8V2)、饱和电压,即透过率为10%所对应的电压测得饱和电压对应为5.2V3)、阈值锐度,即阈值电压与饱和电压之比为:β=8.4/6.32=1.69XY模式电光响应曲线如图6所示:图6 XY模式电光响应曲线总结在整个测量的过程中都是在常黑模式或常白模式下进行的。