液晶的物理特性实验报告.docx

液晶的物理特性 作者：何玚 （北京邮电大学理学院应用物理2009214103班 摘要：实验目的及需要解决的问题：通过实验，了解液晶的性质和结构，观察液晶的色散现象；测量出实验提供的不同波长的光的旋转角度；测量形成液晶光栅所需要的最小电压和最大电压；测量实验中的液晶光栅的光栅常数。实验方法：设计光路图，在观察屏上观察光源通过液晶后的现象，利用光的偏振原理和液晶的性质及结构特征得出实验结论。 关键词： 液晶 物理特性 旋光散射 光栅 The physical characteristics of liquid crystal NAME He Yang (College of Science, BUPT, class 2009214103, number Abstract：PURPOSE AND PROBLENS TO BE SOLVED：To know the character and the structure of the liquidcrystal through the design experiment. Observe the dispersive phenomena of the liquid crystal. To measure the circum gyrateangles of the rays of different wavelengths.To measure the maximum and minimum voltage which can produce the grating phenomena of the liquid crystal.To measure the constant of grating of the liquid crystal.METHOD：Design the picture of the path of ray.Observe the phenomena of the lamp-house when the light passes the liquid crystal.Use the theory of polarization and the character and the structure of the liquid crystal to get the conclusion of the experiment. Key Word: liquid crystal; physical characteristics; scattering; Optical rotation; Grating 引言 液晶是一门综合性的边缘学科，它涉及到物理、化学、生物等多门基础学科，由于液晶在各个技术领域的广泛应用，尤其在显示技术方面的应用，使得对液晶各种性能，以及应用方面的研究方兴未艾，发展迅猛。可以说，对液晶的研究现已成为一个引人注目的学科。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、粘度、形变等机械性质，又具有晶体的热、光、电、磁等物理性质。 1、实验原理 1.1 液晶的物理特性 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、粘度、形变等机械性质，又具有晶体的力、热、光、电、磁等物理性质。与液晶光学和电学性质相关的物理参量如下。 1.1.1介电各向异性?ε 液晶分子的介电常数ε包含两个分量ε⊥和ε∥，如图1 所示， 图1 1.1.2光学各向异性?n 光在液晶中传播时，会发生双折射现象，产生寻常光（O光）和非寻常光（e光），?n=ne-no n= 其中μ0和ε0是真空中的导磁率和介电常数。因此，光学正性的液晶就是正性的液晶。偏振光入射正 图2 1.2 扭曲排列液晶的电光特性 TN和STN液晶都具有很强的旋光特性。一般而言，线偏振光通过旋光物质后，有 θ=α 其中αλ为旋光本领，又叫旋光率，与入射波长有关；θ为振动面的旋转角度；d为旋光物质的厚度。线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，这种色散现象称为旋光色散。TN型液晶具有良好的对比度，本实验中STN α=- 其中α为旋光率，?ε是长轴方向和短轴方向的介电常数之差，p0是液晶的螺距，λ是光在真空中的波长，ε0是液晶的平均介电常数。在可见光范围中，1- 1.3 液晶光栅 （a）电压小于 （b）电压大于 图3 当以氦氖激光器为光源时，重复光开关实验，发现，当缓慢增加电压至UBU 图4 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（650nm）及不同波长的发光二级管光源。 实验所用的光源