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霍尔效应实验报告优秀4篇

实验四霍尔效应篇一

实验原理

1．液晶光开关的工作原理

液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。TN型

光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为

棍状。棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。

玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，

也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟

槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极

之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。然而由于上下电极上液晶的

定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐

步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。理论和实验都证明，

上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来

的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1

的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2

的透光轴相互正交。

在未加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的

线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2的透光

轴平行，因而有光通过。

在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分

子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于是原来的扭曲结构被破坏，

成了均匀结构。从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的

偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。

由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常

通型光开关，又叫做常白模式。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式。

液晶可分为热致液晶与溶致液晶。热致液晶在一定的温度范围内呈现液晶的光学各向异

性，溶致液晶是溶质溶于溶剂中形成的液晶。目前用于显示器件的都是热致液晶，它的特性

随温度的改变而有一定变化。

2．液晶光开关的电光特性

对于常白模式的液晶，其透射率随外加电压的升高而逐渐降低，在一定电压下达到最低

点，此后略有变化。可以根据此电光特性曲线图得出液晶的阈值电压和关断电压。

3．液晶光开关的时间响应特性

加上（或去掉）驱动电压能使液晶的开关状态发生改变，是因为液晶的分子排序发生了

改变，这种重新排序需要一定时间，反映在时间响应曲线上，用上升时间τr和下降时间τd

描述。给液晶开关加上一个周期性变化的电压，就可以得到液晶的时间响应曲线，上升时间

和下降时间。

上升时间：透过率由10%升到90%所需时间；下降时间：透过率由90%降到10%所需时

间。液晶的响应时间越短，显示动态图像的效果越好，这是液晶显示器的重要指标。早期的

液晶显示器在这方面逊色于其它显示器，现在通过结构方面的技术改进，已达到很好的效果。

4.液晶光开关的视角特性

液晶光开关的视角特性表示对比度与视角的关系。对比度定义为光开关打开和关断时透

射光强度之比，对比度大于5时，可以获得满意的图像，对比度小于2，图像就模糊不清了。

5.液晶光开关构成图像显示矩阵的方法

除了液晶显示器以外，其他显示器靠自身发光来实现信息显示功能。这些显示器主要有

以下一些：阴极射线管显示（CRT），等离子体显示(PDP)，电致发光显示(ELD)，发光二极管

（LED）显示，有机发光二极管（OLED）显示，真空荧光管显示（VFD），场发射显示（FED）。

这些显示器因为要发光，所以要消耗大量的能量。

液晶显示器通过对外界光线的开关控制来完成信息显示任务，为非主动发光型显示，其

最大的优点在于能耗极低。正因为如此，液晶显示器在便携式装置的显示方面，例如电子表、

万用表、手机、传呼机等具有不可代替地位。下面我们来看看如何利用液晶光开关来实现图

形和图像显示任务。

液晶电光效应实验报告篇二

霍尔

年龄：20

眼睛：淡褐色

头发：棕色