第15章工程光学郁道银第二版概述.ppt

1.一束线偏振的钠黄光（l为589.3nm）垂直通过一块厚度为1.618×10-2 mm的石英晶片。晶片折射率为n0=1.54424,ne=1.55335。试求以下三种情况的出射光的偏振态。（1）入射线偏光的振动方向与x轴成45o角； （2）入射线偏光的振动方向与x轴成－ 45o角； （3）入射线偏光的振动方向与x轴成30o角。 2.导出长、短轴之比为2：1，长轴沿x轴的右旋和左旋椭圆偏振光的琼斯矢量。 3.试用矩阵方法证明：右（左）旋圆偏振光经过半波片后变为左（右）旋圆偏振光。 * a.物质三态: 固态、液态、气态 b.液晶(Liquid Crystal)： 在某个温度范围内兼有液体和晶体两者特性的物质 15-10 液晶 * 1.液晶分子结构 液晶分子形状：细长棒形，宽约1nm，长约10nm。 (a)晶体 （b）液晶 （c）液体 * 2.液晶的种类 液晶种类达数千种，主要类型有： （1）热致液晶： 通过加热而形成的液晶（分为：近晶相液晶、向列相液晶、胆甾相液晶）。 （2）溶致液晶： 有机物在溶剂作用下形成的液晶。如肥皂水气泡。 （3）感应液晶： 外场（力、电、磁、光等）感应作用下形成的液晶。 （4）流致液晶： 在流动场作用下而形成液晶，如聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼。 * 1.液晶基本性质 （1）边界取向性质 在最简单的自由边界上，液晶分子的取向可以垂直、平行、倾斜于边界。 如果边界是一层刻有凹凸沟槽的取向膜，则凹凸沟槽对液晶分子的取向起主导作用，通过摩擦，液晶分子就朝这个方向取向。 2 液晶基本性质及显示原理 * （2）液晶的电气性质  在上下电极板之间加一电场时，电极板之间的液晶分子长轴就会沿着电场方向排列。 这一电气性质是实现液晶显示的基础。 * （3）液晶的旋光性质 若上、下玻璃基板取向膜沟槽相差某一角度，则在玻璃基板中，同一平面液晶分子取向虽然一致，但相邻平面液晶分子的取向逐渐旋转扭曲。 当可见光波长远小于液晶分子在玻璃基板间的旋转螺距时，则光矢量会同样随着液晶分子的旋转而跟着旋转。 * 2.液晶像素显示原理 （1）结构特点： 上下偏振板光轴方向垂直； 上下玻璃基板取向膜取向垂直。 （2）显示原理： 当玻璃基板没有加电场时，光线跟着液晶作90o扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色。 当在基板上加电场时，液晶分子产生取向变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮蔽，显示黑色。 * TFT-LCD液晶盒结构 * 液晶像素的TFT控制 由于场效应晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，已经透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到场效应晶体管(FET)电极下一次再加电改变其排列方式为止。 * 2.TFT和TN、STN型液晶显示器比较 性能 TN STN TFT 驱动方式 单纯矩阵驱动 单纯矩阵驱动 主动矩阵驱动 视角大小 小（视角+30度） 中等（视角+40度） 大（视角+70度） 画面对比 最小 （画面对比在20:1） 中等 最大 （画面对比在150:1） 反应速度 最慢(无法显示动画) 中等（150ms） 最快（40ms） 显示品质 最差 中等 最佳 颜色 单色或黑色 单色或彩色 彩色 价格 最便宜 中等 最贵（约STN的3倍） 适合产品 电子表、计算器、 掌上游戏机等 移动电话、掌上电脑、 低档笔记本 笔记本、PC显示器、 电视机 一、偏振器件 1.尼科耳棱镜（W.Nicol） ：材料：方解石 c A D B A’ C’ a) (一)偏振起偏棱镜 2.格兰－汤姆逊（Glan-Thompson）棱镜 3.格兰－付科（Glan-foucault）棱镜 1.镜渥拉斯顿棱镜：利用两个正交的光轴分解光,材料：冰洲石： （二）偏振分束棱镜 2.洛匈棱镜 二、波片 用单轴晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。 它的作用是： o光和e光通过波片时的光程差与位相差： d是波片厚度。 则称该波片是1/4波片，1/4波片的最小厚度： 若 当n0ne时，e光超前。 O光和e光产生的光程差 称该晶片为二分之一波片，两束光的位相差为p的奇数倍。 三.偏振器件与波片的作用 在上图中， 1.第一个偏振器件的作用：从自然光中获得偏振光，称为 2.入射到 中，被分解成两个方向Ee和Eo，两者的大小为 Ee=sina,Eo=cosa 两者产生的位相差： 对于none,uoue,e光