液晶物性实验报告.docx

:..液晶物性【摘要】本实验主要观察了液晶盒的旋光现象、 双折射现象、衍射现象和电光效应。 先在不加电压的情况下,观测液晶盒的旋光性和双折射现象。 在对液晶盒加电压观察响应时间和响应曲线,最后观察液晶盒的衍射现象并计算光栅常数。 通过对液晶这些现象的观察, 了解液晶在电场作用下的变化,及液晶盒的性质。关键词:液晶、双折射、旋光性、电光效应、衍射一、 引言1888年,奥地利布拉格德国大学的植物生理学家莱尼茨尔在测定有机化合物熔点时,观察到胆甾醇苯酸酯(简称 CB)在热熔时的特殊性质。它在 (熔点)时熔化成浑浊的液体,温度升到1785C(清亮点)后,浑浊的液体会突然变成各向同性的清亮的液体。在熔点和清亮点之间的温度范围内, CB处于不同于各向同性液体的中介相。莱尼茨尔将这一现象告诉德国物理学家莱曼。经过系统研究,莱曼发现物质在中介相具有强烈的各向异性物理特征,同时又具有普通流体那样的流动性。 因此这种中介相被称为液晶相, 可以出现液晶相的物质被称为液晶。本实验主要观察了液晶盒的旋光现象、 双折射现象、衍射现象和电光效应。先在不加电压的情况下,观测液晶盒的旋光性和双折射现象。二、 ,只有分子量较大、分子成杆状(轴宽比在 4:1~8:1)的物质比较容易具有液晶态。液晶可根据分子排列的平移和取向分为三大类:近晶相、向列相、胆甾相。#;〃、工|分别表示液晶液晶的各向异性是决定液晶分子在电场中行为的主要参数。若用平行、垂直于分子取向的介电常数,介电各向异性可用 厶;表示,匚匚可正可负,>0称正性液晶,△名<0称负性液晶。在外电场作用下,正性液晶沿场方向排列,负性液晶垂直于场方向排列。电场对液晶分子的取向作用由极化各向异性决定。 液晶分子没有固定的电极矩, 但可以被外电场极化。由于各向异性,分子的极化率不同,分别用:•〃和鳥|表示。当一个任意取向的分子被外电场极化时, 由于和:•〃和〉的区别,造成分子感生电极矩的方向与外电场方向不同,从而使分子发生转动。##方向和与(公式1)M//使分(公式2)图2 电场对液晶分子的取向图2中,E为外电场,'为分子的长轴方向,两者夹角为 3°把E分解成沿•垂直的方向的两个分量E〃、E_,则这两个方向上的感生电极矩分别为:P/^S/E//=G〃EcosP巳=a店丄=□jEsinB电厂E作用在P//和P_上的力矩M//和M_在方向上是相反的,按图示情形,子逆时针转动,M—使分子顺时针转动,它们的大小分别为M〃=EP/sinP=m〃E2sinPcosP■:M_=EPcos—-■_E2sin:cos:当、£〃>、£,电场使液晶分子的长轴趋于电场方向排列;当、£〃:::?,电场使液晶分子的长轴趋于垂直电场方向排列。, 光在液晶中传播会发生双折射现象, 产生寻常光(0光)和非寻常光(e光),表现出光学各向异性。浹l'i|)图3液晶引起的偏振光状态变化由于液晶的双折射效应,可以使入射光的偏振光状态和偏振光方向发生变化。如图 3所示,在o<z<d的区域内,液晶长轴按n方向排列,偏振光振动方向