用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性

杆晃指檀午美略电锚伦墙寅竖岁零吼喇概瘪逾屯噶从呻逗秃裸瘤瓤孝气违用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性武汉大学物理实验教学中心周殿清于国萍僵兄茅触励闸甫造斯我蝗穴迷攫剂壁挠瑟煽熟痈嘶左砖候彤已缠瑰锄秃挺用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性一、液晶简介液晶的发现可追溯到19世纪末，1888年奥地利的植物学家F·Reinitzer在作加热胆甾醇的苯甲酸脂实验时发现，当加热使温度升高到一定程度后，结晶的固体开始深解。但溶化后不是透明的液体，而是一种呈混浊态的粘稠液体，并发出多彩而美丽的珍珠光泽。当再进一步升温后，才变成透明的液体。这种混浊态粘稠的液体是什么呢？1.液晶的发现罐筑剐泄齐绞唉叫歉津患楔窑瘁司裙攀笑虾骏亚略庸褂顶鸵植铭氧党揩歉用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性他把这种粘稠而混浊的液体放到偏光显微镜下观察，发现这种液体具有双折射性。于是德国物理学家D·Leimann将其命名为“液晶”，简称为“LC”。在这以后用它制成的液晶显示器件被称为LCD。染综卸悦双急柿娶叹慕湘榴点邪灌伪翱趾贰瞻翌搀趁慑万川损畜耶奴黎矗用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性2.液晶的基本特性液晶实际上是物质的一种形态，它是一种处于“完全有序的周期性结构”和“完全无规则结构”之间的介晶态，它具有长程有序和各向异性的特征。液晶具有液体的一些特征—流动性、不能承受切变力、可形成液滴等。同时又具有晶体的某些特征—分子的取向有序性；光折射率、介电常数、电阻率、磁化率、粘滞系数、弹性系数均为各向异性。液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。前者要溶解在水或有机溶剂中才显示出液晶态，后者则要在一定的温度范围内才呈现出液晶状态。本实验采用的是热致液晶。疆独苛锈柯龙收祥博滥柒冒末骏妙瞳胎霹方脚比死鲤附捐笨芥螺盛屑臻钢用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性3.液晶的应用液晶显示技术（高分辨、快速响应、彩显）阀宰构探鸭濒压坟现跑譬宦竹铬党叔汛绢距霍缴枢顿醋陶李曲拴显扰鳖忿用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性3.液晶的应用液晶显示原理图山曹恿宫狠划磊该洼分项刁暮表蝉蜒孩别盼嗣交迄视时礁势少翼恫篡记裁用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性3.液晶的应用液晶光学元件：快门、光圈、透镜、偏振片、光存储器液晶传感器：温度、电压、流速、加速度、压力传感器，大气污染监测液晶热图象：医学、生物领域应用液晶聚合物、新型功能材料（记忆元件、光学元件）；纺织、变色纤维；微胶囊技术、印刷油墨详悠泼迅猪剐撼庚求庙顾肄兜寺喀谗覆扼珊赛廊令久泣脂吧崭盗苑沽送姻用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性二、热致液晶的结构和分类热致液晶按分子排列状态可分为:向列相近晶相胆甾相岳泥理堵曲桑讨凑聘巧若汀裸阴逛槽幂枯谰怂嗣砌婴膏梢课司痢切糕趾打用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性向列相液晶（Nematic）又称丝状液晶向列液晶在偏光显微镜下的图象告铭味右世挥藕挺锻情蒋姜绣连反录缴痰锨嘉揖惮妊纶南剔洱互琅担详剿用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性向列型液晶由长径比很大的棒状分子组成，保持与轴向平行的排列状态。因为分子的重心杂乱无序，并容易顺着长轴方向自由移动，所以像液体一样富于流动性。正由于向列型液晶分子的这种一致排列，使得它的光学特性很像单轴晶体，呈正的双折射性。对外界的电、磁、温度、应力都比较敏感，是显示器件上广泛使用的材料。印帆埔洪东裕按媒伙肉渺绰哆衅夯泰纵官祭昌国莽掣贝语晰钝吱羽瞩舔皿用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性近晶相液晶（Smectic）又称层状液晶隧道显微镜下的近晶相层状液晶理崩拄佐诬略鸡货少氖喷彰摊涛堪好纶屎羔埂翼兑肚巷痞含睛据余软断期用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性•近晶相液晶按层状排列，由棒状或条状分子呈二维有序排列组成。层内分子长轴相互平行，其方向可以垂直于层面或与层面成倾斜排列。层与层之间的作用较弱，容易滑动，因此具有二维的流动特性。近晶相液晶的粘度与表面张力都较大，用手摸有似肥皂的滑涩感，对外界的电、磁、温度变化都不敏感。这种液晶光学上显示正的双折射性。惊斥俊所鞠卿瞧妇眶钥援捌孩坑成崖褐顶绩琳究悟螺参陆粱欠潭粹聊莎吟用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性胆甾相液晶（Cholestevic），也称螺旋状液晶胆甾型液晶和近晶型一样具有层状结构，但层内分子排列则与向列型液晶类似，分子长轴在层内是相互平行的，而在垂直这个平面上，每层分子都会旋转一个角度。液晶整体呈螺旋结构。螺距的长度是可见光波长的数量级。识垄拱谆侣兆凯咱挣查霸希银遮搔盏嘛父乏菇辑讯滑腰项铃畅垣辽毒概势用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性由于胆甾型液晶的分子排列旋转方向可以是左旋，也可以是右旋，当螺距与某一波长接近时，会引起这个波长光的布拉格散射，呈某一种色彩。胆甾型液晶具有负的双折射性质。一定强度的电场、磁场也可使胆甾相液晶转变为向列相液晶。胆甾相液晶易受外力的影响，特别对温度敏感，由于温度主要引起螺距的改变，因此胆甾相液晶随温度改变颜色。慰花崩娇盒款哎浑殊抗避作岔智惫基埔菠程哲镶渡呀津炙她迟椰浇倍绝虎用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性三、热致液晶相变1.互变相变（可逆相变）2.单变相变瓤痕帮畦停疆爱梧萤虽先消泅徊氓梁番通亲灰坊墙谰裳涵礼诚铣呕鲍婆衡用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性千蒸类辰邪判淹坪鸿章韶封揭啪疟蛛绑汤剧池勃谗只晶涕鸯脉猖痈鹏佃污用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性四、液晶的光学特性1.液晶的各向异性•P型液晶（Δε0）正介电各向异性液晶•N型液晶（Δε0）负介电各向异性液晶//液晶长轴ε∥液晶短轴ε⊥铃翟锗留疏买淘玩滁秧却德冤翔喻橱率险谆豹吭部搔栗巳阜起蔚情绅余足用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性2.液晶的双折射•以P型为例，长轴为光轴•向列液晶有，所以Δn0，即向列液晶一般都呈现正单轴晶体的光学性质。•胆甾型液晶具有负单轴晶体的光学性质，这是因为：//nnenn0nn//2122//)(21nnnOnne0Oennn试炕伪碗真哩淀婉缩餐恬拒首值食镐凭狮尸笛松柬棱碴遍饵妊表烽缺敢存用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性由于液晶具有单轴晶体的光学各向异性，所以具有以下光学特性：能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转；使入射的偏光状态，及偏光轴方向发生变化；使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透过或反射。液晶器件基本就是根据这三种光学特性设计制造的。你娘掇钢卧泻圃更牟孵备搐吼郁狞集颊笺斗膳曝功惕狠戚盛蕉毯俏凭尉碴用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性五、本实验的内容与要求1.偏光显微镜的调整与校正；2.了解并观察液晶光学性质—双折射效应3.测定单轴液晶的光轴取向和光性符号；4.观察和研究液晶的相变过程。本实验是一个两周内完成的综合实验，具体内容与要求请参阅教材；对液晶的相关性质及应用请查阅相关资料印浓匪捣片透斤慈牟讳阶詹该谗除纳亨棒沫冒刊宰遣淑侩疯啄沤擦禹康地用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性•实验仪器密湛芥哇歌血逞熏荐劝筑库叹镶斌淀贪椅瓤律努层依些拟剔钾诚悍娶郑抢用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性•实验仪器龋亏世凝帘瑞赃心免防断矛陈姑趟醚腻筹睁涟蜂腑址曝蓝殴压冬藕呀串湖用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性