液晶的物理光学性质68页PPT
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液晶的光学特性分析光的偏振性光矢量麦克斯韦在电磁波理论中指出电磁波是横波,由两个相互垂直的振动矢量即电场强度E和磁场强度H来表征,由于人们从光的偏振现象认识到光是横波,而且光速的测量值与电磁波速的理论计算值相符合,所以肯定光是一种电磁波,大量试验表明:在光波中产生感光作用和生理作用的是电场强度E,所以规定E 为光矢量,我们把E的振动称为光振动,光矢量E的方向就是光振动的方向。
自然光:一个原子或分子在某一瞬间发出的光本来是有确定振动方向的光波列,但是通常的光是大量原子的无规率发射,是一个瞬息万变、无序间歇过程,所以各个波列的光矢量可以分布在一切可能的方位,平均来看,光矢量对于光的传播方向成对成均匀分布,没有任何一个方位较其它方位更占优势,这种光就叫自然光。
自然光在反射、散射或通过某些晶体时,其偏振状态会发生变化。
例如阳光是自然光,但经天空漫射后是部分偏振的,一些室内的透明塑料盒,如录音带盒,在某些角度上会出现斑澜色彩,就是偏振光干涉的结果。
自然光的分解:在自然光中,任何取向的光矢量都可分解为两个相互垂直方向上的分量,很显然,自然光可用振幅相等的两个相互垂直方向上的振动来表示。
应当指出,由于自然光中振动的无序性,所以这两个相互垂直的光振动之间没有恒定的位相差,但应注意的是不能将两个相位无关联的光矢量合成为一个稳定的偏振光,显然对应两个相互垂直振动的光强各为自然光光强的一半。
如果采用某种方法能把两个相互垂直的振动之一去掉,那就获得了线偏振光,如果只能去掉两个振动之一的一部分,则称为部分偏振光。
偏振光线偏振光:如果光矢量在一个固定平面内只沿一个固定的方向振动,这种光称为线偏振光,也叫面偏振光或全偏振光,线偏振光的光矢量方向和传播方向构成的平面称为振动面,线偏振光的振动面是固定不变的。
部分偏振光:这是介于偏振光和自然光之间的一种偏振光,在垂直于这种光的传播方向的平面内,各方向的振动都有,但它们的振幅不相等。
液晶的光学性质液晶的光学性质LCD(Liquid Crystal Display)对于许多的用户而言可能是一个比较新鲜的名词,不过这种技术存在的历史可能远远超过了我们的想象——在1888年,一位奥地利的植物学家 F. Renitzer便发现了液晶特殊的物理特性。
在85年之后,这一发现才产生了商业价值,1973年日本的夏普公司首次将它运用于制作电子计算器的数字显示。
现在,LCD是笔记本电脑和掌上电脑的主要显示设备,在投影机中,它也扮演着非常重要的角色,而且它开始逐渐渗入到桌面显示器市场中。
液晶得名于其物理特性:它的分子为晶体,不过以液态存在而非固态。
大多数液晶都属于有机复合物。
这些晶体分子的液体特性使得它具有两种非常有用的特点:如果你让电流通过液晶层,这些分子将会以电流的流向为方向进行排列,如果没有电流,它们将会彼此平行排列。
如果你提供了带有细小沟槽的外层,将液晶倒入后,液晶分子会顺着槽排列,并且内层与外层以同样的方式进行排列。
液晶的第三个特性是很神奇的:液晶层能够使光线发生扭转。
液晶层表现的有些类似偏光器,这就意味着它能够过滤掉除了那些从特殊方向射入的光线以外所有的光线。
此外,如果液晶层发生了扭转,光线将会随之扭转,以不同的方向从另外一个面中射出。
液晶的这些特点使得它可以被用来当作一种开关—即可以阻碍光线,也可以允许光线通过。
液晶单元的底层是由细小的脊构成的,这些脊的作用是让分子呈平行排列。
上表面也是如此,在这两侧之间的分子平行排列,不过当上下两个表面之间呈一定的角度时,液晶为了随着两个不同方向的表面进行排列,就会发生扭曲。
结果便是这个扭曲了的螺旋层使通过的光线也发生扭曲。
如果电流通过液晶,所有的分子将会按照电流的方向进行排列,这样就会消除光线的扭转。
如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面,扭转的光线通过了,而没有发生扭转的光线将被阻碍。
因此可以通过电流的通断改变LCD中的液晶排列,使光线在加电时射出,而不加电时被阻断。