深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称：­      大学物理实验    

实验名称：      液晶电光效应            

学院：         物理科学与技术           

专业：   应用物理     班级：     01      

指导教师：                         

报告人：      学号：  

实验时间： 2012     年 10   月  24 日星期   三      

实验报告提交时间：                      

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液晶电光效应实验报告

——应物02陈忠旺10093026

一：基本要求

1、 了解液晶的特性和基本工作原理；

2、 掌握一些特性的常用测试方法；

3、 了解液晶的应用和局限。

二：实验原理：

液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。一般的液体内部分子排列是无序的，而液晶既具有液体的流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的各 向异性。当光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃，直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。

列方式和天然胆甾(音同淄)相液晶的主要区别是：扭曲向列的扭曲角是人为可控的，且“螺距”与两个基片的间距和扭曲角有关。而天然胆甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人为控制。

扭曲向列排列的液晶对入射光会有一个重要的作用，他会使入射的线偏振光的偏振方向顺着分子的扭曲方向旋转，类似于物质的旋光效应。在一般条件下旋转的角度(扭曲角)等于两基片之间的取向夹角。

由于液晶分子的结构特性,其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶分子有规律的排列时,其总体的电学和光学特性,如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的特点。如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。从而使液晶材料的光学特性发生改变，19xx年有人发现了这种现象。这就是液晶的的电光效应。

为了对液晶施加电场，我们在两个玻璃基片的内侧镀了一层透明电极。我们将这个由基片电极、取向膜、液晶和密封结构组成的结构叫做液晶盒。当我们在液晶盒的两个电极之间加上一个适当的电压时我们来看一下液晶分子会发生什么变化。根据液晶分子的结构特点。我们假定液晶分子没有固定的电极。但可被外电场极化形成一种感生电极矩。这个感生电极矩也会有一个自己的方向，当这个方向以外电场的方向不同时，外电场就会使液晶分子发生转动，直到各种互相作用力达到平衡。液晶分子在外电场作用下的变化，也将引起液晶合中液晶分子的总体排列规律发生变化。当外电场足够强时，两电极之间的液晶分子将会变成如图2中的排列形式。本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解。并利用现有的物理知识进入初步的分析和解释。

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精彩部分在最后哟~ 答案+数据，whuter 只要你敢抄！

一、 实验仪器说明

图1 液晶光开关电光特性综合实验仪

如图1所示，各个按钮的功能：

模式转换开关：切换液晶的静态和动态（图像显示）两种工作模式。在静态时，所有的液晶单元所加电压相同，在动态时，每个单元所加的电压由开关矩阵控制。同时，当开关处于静态时发射器光源会自动打开，动态时关闭； 静态闪烁/动态清屏切换开关：在静态时，此开关可以切换到闪烁和静止两种方式；在动态时，此开关可以清除液晶屏幕因按动开关矩阵而产生的斑点；

供电电压显示：显示加在液晶板上的电压，范围在0.00V～7.60V之间；

供电电压调节按键：改变加在液晶板上的电压，调节范围在0V～7.6V之间。其中单击＋按键（或－按键）可以增大（或减小）0.01V。一直按住＋按键（或－按键）2秒以上可以快速增大（或减小）供电电压，但当电压大于或小于一定范围时需要单击按键才可以改变电压；

透过率显示：显示光透过液晶板后光强的相对百分比；

透过率校准按键：当供电电压为0V时，透过率显示如果大于“250”，则按住该键3秒可以将透过率校准为100％；如果供电电压不为0，或显示小于“250”，则该按键无效，不能校准透过率。

液晶驱动输出：接存储示波器，显示液晶的驱动电压，一般接CH1通道；

光功率输出：接存储示波器，显示液晶的时间响应曲线，一般接CH2通道；

发射器：为仪器提供较强的光源；

液晶板：本实验仪器的测量样品；

接收器：将透过液晶板的光强信号转换为电压信号；

开关矩阵：此为16×16的按键矩阵，用于液晶的显示功能实验；

液晶转盘：承载液晶板一起转动，用于液晶的视角特性实验；

二、 实验内容和步骤

1． 实验前准备工作

（1） 将液晶板金手指1（如图2）即水平方向插入转盘上的插槽，液晶凸起面必须正对光源发射方向，将角度盘

对准0刻度；

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光电效应

【实验目的】

（1）   了解光电效应的规律，加深对光的量子性的认识。

（2）       测量普朗克常量。

【实验仪器】

ZKY-GD-4光电效应实验仪，其组成为：微电流放大器，光电管工作电源，光电管，滤色片，汞灯。如下图所示。

【实验原理】

光电效应的实验原理如图1所示。入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移构成光电流，改变外加电压，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。

光电效应的基本实验事实如下：

（1）对应于某一频率,光电效应的I- 关系如图2所示。从图中可见，对一定的频率，有一电压U0,当≦时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止电压。

(2)当≧后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比。

(3)对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图3所示。

(4)截止电压U0与频率  的关系如图4所示，与  成正比。当入射光频率低于某极限值（ 随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。

(5)光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于  ，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为 秒的数量级。

按照爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象的那样，分布在波阵面上，而是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为  的光子具有能量E = h，h为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时，一次被金属中的电子全部吸收，而无需积累能量的时间。电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，余下的就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：

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                      五邑大学物理实验报告

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液晶电光效应综合实验研究

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（四川大学化工学院 xxxxxx）

摘要：在过去的十多年内，信息技术的空前发展宣告了第三次工业革命的来临。在这信息社会时代，信息材料，尤其是信息显示材料及器件显得尤为重要。而液晶显示器(LCD)随着技术的进步，工艺的完善以及成本的降低，受到越来越多的青睐。而液晶显示器件就是利用了液晶的电光效应制成的。此外，光导液晶光阀、光调制器、光路转换开关等也均是利用液晶光电效应的原理制成的。因此，掌握液晶电光效应无论从实用角度还是从物理实验教学角度都是很有意义的。【1】

关键词：液晶；光电效应；特性

Liquid crystal electro-optic effect comprehensive experimental study

xxxx

（Sichuan University 2012141492008）

Abstract：In the past decade or so, the unprecedented development of information technology, proclaimed the advent of the third industrial revolution. In this era of the information society, information materials, especially information display materials and devices is particularly important. The liquid crystal display (LCD) With advances in technology, process improvement and cost reduction, by more and more popular. The liquid crystal display device is the use made ??of liquid crystal electro-optic effect. Further, the liquid crystal light valves light guide, the optical modulator, the optical path switch, also the liquid crystal are made ??of the principle of the photoelectric effect. Therefore, mastering the liquid crystal electro-optic effect either from a practical point of view or from the perspective of physics experiment teaching is very meaningful. 【1】

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南昌大学物理实验报告

学生姓名：          学号：        专业班级：材料124班

实验时间：10时00分 第十一周 星期四       座位号：28

一、 实验名称：  光电效应

二、 实验目的:
1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；

2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；

3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。

三、实验仪器：

   光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪

四、实验原理：

1、 光电效应与爱因斯坦方程

用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为，其中 h=6.626为普朗克常数。

按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程：

                            （1） 

式中，n为入射光的频率，为电子的质量，u为光电子逸出金属表面的初速度，为被光线照射的金属材料的逸出功，1/2mv²为从金属逸出的光电子的最大初动能。

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