教学案例一用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性-武汉大学PPT教学课件

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偏光显微镜课件

3、扫描电镜（SEM） 0.2mm /2nm = 10,0000 倍
•10
四、衬度原理 1、偏光显微镜（PC）
起偏器球晶半经
检偏器
•11
OD = A sin wt cos a OE = A sin (wt- δ) sin a Y = A sin2a sin (δ/2) cos (wt- δ/2) I = A2sin22a sin2 δ/2
热台偏光显微镜及图象分析软件
•1
三种显微技术的比较：
1、偏光显微镜（PC） 2、透射电镜（TEM） 3、扫描电镜（SEM）
比较：成像原理、分辨率、放大倍数、衬度原理、样品形态及要求
•2
一、成像原理
1、偏光显微镜（PC）
自然光偏振光
物镜
目镜
光源起偏器聚光系统试样
检偏器
•3
一、成像原理
（μm级）
500C
700C
750C
800C
1100C
1300C
方法：偏光显微镜（250倍），熔融压片。
•19
偏光显微镜-纳米CaCO3对PP球晶尺寸的影响
（μm级）
纯PP
未处理（6phr）处理(6phr)
方法：偏光显微镜（250倍），熔融压片。结论：纳米无机粒子的加入，使体系球晶尺寸
变小，经表面处理后情况更明显。
PP球晶偏光显微镜图片
•12
五、样品要求 1、偏光显微镜（PC）
基本要求：要求样品必须能透光。
基本形态：薄膜（μm级）
载玻片
盖玻片
试样薄片
•13
•14
六、仪器外形
L 9000型偏光显微镜目镜： 10 物镜： 10，4，40

2.偏光显微分析课件PPT

E、移动薄片，使质点a移到中心。
F、转动物台360度，如动，则重复上述程序。
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40
上、下偏光方位的确定：
下偏光方位：
（黑云母一组极完全解理方向上吸收强，颜色深。）
方法：将黑云母解理缝与十字丝的纵线平行，然后调下偏光，使黑云母颜色最深，此时，纵线方向即为下偏光方向。
上偏光方位：
由于这两种偏光的振动方向与上偏光的振动方于这两种偏光的振动方向与上偏光的振动方向斜交当它们进入上偏光镜时就会再度向斜交当它们进入上偏光镜时就会再度发生双折射而发生双折射而分解形成四种偏光分解形成四种偏光但只有平但只有平行上偏光镜的两种偏光可以透过上偏光镜行上偏光镜的两种偏光可以透过上偏光镜并且具备了发生干涉作用的条件必将发生并且具备了发生干涉作用的条件必将发生干涉作用
例如：普通角闪石：深绿－－浅绿；黑云母：深褐色－－浅褐色
问题：均质体矿物能否有颜色、多色性和吸收性？
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49
3 、矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起
（1）矿物的轮廓和贝克线：
轮廓：两种折光率不同的矿物接触处黑暗的边缘。
贝克线：轮廓附近的一条亮线，升降镜筒发生移动。
产生原因：
相邻矿物的折射率差造成，差值越大越明显。
载物台，解理缝不左右移动（两组解理都
要检验）。
⑵ 测定A、方选法切(见面右。图)
B、旋转载物台使一组解理平行
目镜十字丝，读数a。
C、旋转载物台，使另一组解理
平行同一十字丝，读数b。
D、解理夹角＝b-a。
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46
3 、矿物的颜色、多色性和吸收性
（1）矿物的颜色：
矿物在薄片中呈现的颜色与手标本上的颜色不同。透射光与反射光。在单偏光镜下，矿物薄片呈现的颜色是矿片对白光中各单色光波选择吸收的结果。选择吸收为矿片对白光中各单色光波的不等量吸收。

偏振光的应用——液晶显示器课件

差）； • 使入射光的偏振面旋转； • 对入射的左旋或右旋光有选择地反射或透射。
学习交流PPT
20
液晶显示器基本结构和工作原理
彩色滤光片
偏光板(polarizer) 玻璃
電極定向膜(polymer) 隔离子(spacer) 液晶(Liquid Crystal)
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21
1. 液晶分子沿面排列——界面锚定
no n
ne n//
• 折射率各向异性：n// >n
• 如5C B液n 晶n （e =5n 10 5 nmn ）// ，n 0
ne=1.7063 n0 =1.5309 n=0.1754
方解石（=589.3nm）：
ne=1.4864 n0 =1.6584 n=-0.172
ne k
no
向列相和近晶相液晶是光学正晶体
• 将像素组合成数字、字符、图形、图像
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26
静态驱动
A BP SEG
0
0
0 不显示
0
1
1 不显示
1
0
1 显示
1
1
0 显示
结果：由异或门控制液晶盒两侧电压，实现 A=0时不显示、 A=1 时显示的效果。
缺点：每个笔段像素要配一个异或门驱动端。外引线过多。
解决：点阵形式、动态驱动
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行与指向矢，用分子长轴与指向矢夹
z a
n
角的统计量表示分子趋向的一致程度参，量选S:择二阶勒让德多项式P2 为有序
y
S
p2
3cos21
2
2
x
• <‥>代表对所有分子取平均，S=1表示
分子全平行，S=0表示分子完全无序。

《偏光显微镜》PPT课件

下偏光镜〔polarizer) 由偏光片制成，位于反光镜之上。从反光镜反射来的自然光，通过下偏光镜后，即成为振动方向固定的偏光，其振动方向用 PP表示。下偏光镜可以转动，以调节其振动方向。
锁光圈(diaphragm) 位于下偏光镜上部，可自由开合，以控制光线的强弱。缩小光圈光度减弱，使视域中某些浅色矿物轮廓更清楚。
四、校正中心
显微镜上载物台的旋转轴，物镜的中轴及目镜的中轴应处于一直线上，如果是这样，当转动载物台时，视域中心的物像原地不动，中心以外的物像那么绕中心作圆周运动。如果上述三轴不在一直线上，那么称为中心不正。此时当旋转物台，视域中心的物像那么会偏离视域中心，甚至跑出视域之外，阻碍观察。这时必须进展中心校正，使物台旋转轴与物镜中轴吻合。
镜臂〔arm〕呈弯背形，下端与镜座相联，上端与镜筒联结，为了使用方便可以向后倾斜。
载物台〔stage〕为可水平转动的圆形平台，用以安放薄片。圆周边缘刻度为360°，并附有游标尺，可直接读出转动角度。物台中央有圆孔，是光线通过的通道。圆孔旁有两个弹簧夹，以夹薄片用。物台外缘有固定螺丝，以固定物台用。
三、调节焦距(准焦)
• 欲使物像清晰，必须调节焦距。其步骤如下：将矿物薄片置于载物台中心，用薄片夹夹紧。必须使薄片的盖玻璃朝上，否那么会损坏薄片；然后从侧面观察镜头，转动镜筒粗动螺旋，将镜头下降到最低位置，假设用高倍物镜那么需下降到几乎与薄片接触为止。再从目镜中观察，扭粗动螺旋，使镜筒缓缓上升，甚至视域内物像根本清晰后，再扭微动螺旋，使物像完全清晰为止。
a o
，需要校正。
中心校正的具体步骤〔3〕
3、旋转物台 180°，使a点由十字丝交点移至a′处。

偏光显微镜解析PPT课件

当研究透明矿物时，将被研究物制成薄片在透射光下进行研究；当研究不透明矿物时，将被研究物制成光片在反射光下进行研究，前者称为透射偏光显微镜，简称偏光显微镜；后者称为反射偏光显微镜，简称反光显微镜。二者的外形，内部构造均有所区别，但放大原理完全相同。显微镜的类型很多，但构造基本相似。
齐齐哈尔大学无机非金属材料系
齐齐哈尔大学无机非金属材料系
上偏光镜

构造同下偏光镜，但振动方向常与下偏光镜振动方向垂直，并以 AA 表示上偏光镜的振动方向，可摆出光路进行单偏光观察，并配有λ片、 1/4 λ片及石英楔子 (I-IV 级 ) 。
齐齐哈尔大学无机非金属材料系
勃氏镜

位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸透镜。可以推进或拉出。勃氏镜可以清晰地观察标本的干涉图，缩小光圈，可以档去周围矿物透出光的干扰，而使干涉图更清晰。
1.2偏光显微镜
研究晶体光学性质所使用的显微镜和生物显微镜的区别在于装有起偏镜 (下偏光镜，前偏光镜 ) 和检偏镜 ( 上偏光镜，后偏振镜，分析镜 ) 。自然光经起偏镜后成为在某一固定方向上振动的偏振光。由于装有起偏镜和检偏镜，故将此类显微镜称为偏光显微镜。
齐齐哈尔大学无机非金属材料系
1.2.1偏光显微镜的结构
下偏光镜一般由人造偏光片制成，光通过它后变为振动方向固定的偏光。一般下偏光镜是可以转动的，可以调节其振动方向，通常以PP表示下偏光镜的振动方向，可 360°旋转，并标有指示刻度。
注：偏光镜所用材料可分为两类：一类为冰洲石（无色透明的方解石
CaCO3），特点是获得的直线偏光非常纯粹，且没有颜色，但大且没裂纹的冰洲石难找。对波长589nm的钠光，分解为折射率1.6585的常光和 1.4864的非常光两束偏光；另一类为偏光玻璃及偏振片，它又分为微晶型和分子型。微晶型所用的是一种复杂的有机化合物晶体，其成分为过碘硫酸奎宁。分子型偏振片利用聚乙烯醇塑胶膜内部刷状结构的分子，胶膜只允许平行分子排列方向的光振动通过，因而产生直线偏光。因制造容易，所以应用广泛。偏光玻璃是用两层磨平的光学玻璃，中间夹一层偏光薄膜粘合而成，在须用大面积的偏光板时，可将薄膜制成厚0.5－1毫米的胶板，这就是偏振片，其缺点是耐热温度低50C°(偏振片)、80 C°(偏光玻璃)

《正交偏光镜下晶体光学性质》课件

如果光源为单色光波，则当光程差为光波半波长的奇数倍时，干涉结果是二者相互抵消而变黑暗；而当光程差为光波半波长的偶数倍时，干涉结果是二者相互叠加，其亮度增加一倍(见下图)
4、干涉色及干涉色色谱表
（1）、干涉色如果光源为单色
光，在正交偏光镜45 度位时插入石英楔，随着石英楔的慢慢推入，视域内依次出现明暗相间的干涉条带。亮带代表增强，暗带代表减弱。
物台读数A。 3）转动载物台使切面消光，记下载物台读数B。 4）消光角＝A-B
（5 ）矿物延性符号的测定
延性符号：是指一向延长的柱状或板柱状矿物，它的延长方向与光率体切面半径之间的关系。
正延性：长条状矿物切面，其延长方向或解理缝方向与光率体椭圆长半径Ng或Ng′平行或其夹角小于45°；
负延性：长条状矿物切面，其延长方向或解理缝方向与光率体椭圆短半径Np或Np′平行或其夹角小于45°。
(2)、干涉色级序
在正交偏光镜间缓慢推入石英楔子，随石英楔的慢慢推入，其光程差由小到大连续变化，视域内出现有规律的连续干涉色，这种干涉色依次变化的顺序叫干涉色级序：第一级序：暗灰—灰白—浅黄—亮黄—橙—紫红第二级序：蓝—蓝绿—绿—黄—橙—紫红第三级序：蓝绿—绿—黄—橙—红第四级序：粉红—浅绿—浅橙高级白：更高级序各色光波混杂形成一种与珍珠表面相似的亮白色。
6、正交偏光镜间主要光学性质的观察和测定
（1）非均质体光率体椭园半径方向及名称的测定
测定步骤参见下图。试板选用及干涉色升降判断：
①干涉色在二级黄以下，选用石膏试板, 如原来矿片干涉色为一级灰,加入石膏试板后,升高为二级蓝, 降低为一级黄。
②干涉色在二级黄以上，选用云母试板, 如原来矿片干涉色为二级黄，升高为二级紫红，降低为二级绿。

偏光显微镜与单偏光镜下的光学性质59页PPT

偏光显微镜与单偏光镜ห้องสมุดไป่ตู้的光学性质
36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。—— 马克·吐温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。— —威·皮物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。 ——菲力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。 ——朱尼厄斯
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
59
40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。— —爱献生
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰

材料研究方法--偏光显微镜及试样制备共17页PPT

材料研究方法--偏光显微镜及试样制备
11、战争满足了，或曾经满足过人的好斗的本能，但它同时还满足了人对掠夺，破坏以及残酷的纪律和专制力的欲望。 ——查·埃利奥特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段。纪律是教育过程的结果，首先是学生集体表现在一切生活领域—— 生产、日常生活、学校、文化等领域中努力的结果。— —马卡连柯(名言网)
51、天下之事常成于困约，而败于奢靡。——陆游 52、生命不等于是呼吸，生命是活动。——卢梭
53、伟大的事业，需要决心，能力，组织和责任感。 ——易卜生 54、唯书籍不朽。——乔特
55、为中华之崛起而读书。 ——周恩来
13、遵守纪律的风气的培养，只有领导者本身在这方面以身作则才能收到成效。—— 马卡连柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅精神以及同全世界劳动者的团结一致，是取机会是不守纪律的。——雨果
谢谢！

液晶特性研究PPT课件

15
扭曲向列型场效应(TN)：将两块偏光镜P1和P2互呈九十度平行摆放。在偏光镜P1，P2间注入液晶 LC，在不通电时液晶分子呈螺旋状排列，使光线逐渐扭曲透过偏光镜。通电的情况下液晶分子会因电场作用顺偏光镜法线方向排列，由于两块偏光镜呈九十度，这时光线不能透过偏光镜。这种现象称为扭曲向列型效应。
9
胆甾型（螺旋状）液晶：二维向列型液晶层叠加形成的结构，液晶整体形成螺旋结构，扭曲一周时叠层厚度的一半为一个螺距，近似于可见光波长量级。这种结构是胆甾型液晶具有很大的旋光能力，并可以左右旋之，且螺距随外界条件变化的改变，出现液晶的色的变化。这种液晶显示负单轴晶体的双折射性质。
16
垂直排列相畸变效应（ECB）: 向列型液晶具有17 单轴晶体的双折射性。当外加电压超过阈值电压时，分子发生旋转，分子长轴会偏离电场方向一定角度，角度随电压的增大而增大，使得入射线偏振光由于双折射变为椭圆偏振光，从而有光透过检偏器，当角度为九十度，透射光强度最大，液晶盒完全透明。如果继续加大电压，将产生动态散射现象，液晶盒又变暗。这种效应也称电控双折射效应。
7
向列型（丝状）液晶：分子长轴互相平行，但不排列成层，分子可上下、左右、前后移动，大块样品呈浑浊状态。向列型液晶显示正单轴晶体的双折射性质。
8
近晶型（层状）液晶：棒状分子排列成层状，分子的长轴方向几乎与层面垂直，分子间作用力弱，各层面容易滑动。因而呈现二维流体的性质，具有高粘度特点，在光学上显示出正单轴晶体的双折射性质。
1
TN型液晶究专业：光信息科学与技术指导教师：
3
背景：在1888年，奥地利植物学家Reinitzer合
成了一种奇怪的有机化合物，它有两个熔点。把它的固态晶体加热到145℃时，便熔成液体，只不过是浑浊的，而一切纯净物质熔化时却是透明的。

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2020/10/16
12
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。
2020/10/16
2020/10/16
18
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。
2020/10/16
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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。
5. 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
2020/10/16
20
• 实验仪器
2020/10/16
液晶短轴ε⊥
2020/10/16
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2. 液晶的双折射
• 以P型为例，长轴为光轴 ne n// n0 n
• 向列液晶有 n// n ，所以Δn>0，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：
1
nO12(n//2n2)2
ne n
nnen O0
2020/10/16
4
3.液晶的应用
液晶显示技术（高分辨、快速响应、彩显）
2020/10/16
5
3.液晶的应用
液晶显示原理图
2020/10/16
6
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，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
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。
此胆甾相液晶随温度改变颜色。
2020/10/16
14
三、热致液晶相变
1. 互变相变（可逆相变）
2. 单变相变
2020/10/16
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2020/10/16
16
四、液晶的光学特性
1. 液晶的各向异性
//
• P型液晶（Δε>0）正介电各向异性液晶 • N型液晶（Δε<0）负介电各向异性液晶
液晶长轴ε∥
21
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用偏光显微镜研究液晶的相变及光学特性
周殿清于国萍
2020/10/16
1
一、液晶简介
1.液晶的发现
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？
2020/10/16
2
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。
2020/10/16
3
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。
2020/10/16
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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
2020/10/16
11
• 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。
学元件）；纺织、变色纤维；微胶囊技术、印刷油墨
2020/10/16
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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
2020/10/16
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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
2020/10/16
9
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。
13
➢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