Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Folyadékkristályok vizsgálata.

Hasonló dokumentumok
Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: Az optikai pumpálás. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Mérés 3 - Ellenörzö mérés - 5. Alakítsunk A-t meg D-t oda-vissza (A/D, D/A átlakító)

Kísérleti forduló július 17., csütörtök 1/8 Kísérlet: Látni a láthatatlant (20 pont)

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Modern fizika laboratórium

Mérési jegyzőkönyv a 5. mérés A/D és D/A átalakító vizsgálata című laboratóriumi gyakorlatról

Elektrooptikai effektus

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba 7. mérés RC tag Bartha András, Dobránszky Márk

Feszültségérzékelők a méréstechnikában

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

<mérésvezető neve> 8 C s z. 7 U ki TL082 4 R. 1. Neminvertáló alapkapcsolás mérési feladatai

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

Négyszög - Háromszög Oszcillátor Mérése Mérési Útmutató

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

Képernyő. monitor

3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

1. Visszacsatolás nélküli kapcsolások

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

Fázisátalakulások vizsgálata

13. Előadás. A Grid Source panelen a Polarization fül alatt megadhatjuk a. Rendre az alábbi lehetőségek közül választhatunk:

( ) A visszaverődő fény intenzitását kifejezve az. Optika mérések építőmérnököknek

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Hőmérsékleti sugárzás

Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2

Áramkörök számítása, szimulációja és mérése próbapaneleken

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Bevezetés a méréstechinkába, és jelfeldologzásba jegyzőkönyv

Optika mérések építőmérnököknek

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Elektronika 2. TFBE1302

1. ábra a függvénygenerátorok általános blokkvázlata

Milyen elvi mérési és számítási módszerrel lehet a Thevenin helyettesítő kép elemeit meghatározni?

Mag-mágneses rezonancia

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

RC tag mérési jegyz könyv

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

BMF, Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar, Híradástechnika Intézet. Aktív Szűrő Mérése - Mérési Útmutató

Elektronika 2. TFBE5302

Koltai János április

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

LCD kijelzős digitális tároló szkóp FFT üzemmóddal

Mûveleti erõsítõk I.

Gyakorlat 34A-25. kapcsolunk. Mekkora a fűtőtest teljesítménye? I o = U o R = 156 V = 1, 56 A (3.1) ezekkel a pillanatnyi értékek:

Fázisátalakulások vizsgálata

Kristályok optikai tulajdonságai. Debrecen, december 06.

3. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Elektronika Oszcillátorok

10. mérés. Fényelhajlási jelenségek vizsgála

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA MEGOLDÁSI ÚTMUTATÓ

DR. KOVÁCS ERNŐ MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

Mikroszkóp vizsgálata és folyadék törésmutatójának mérése (8-as számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%.

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

* Egyes méréstartományon belül, a megengedett maximális érték túllépését a műszer a 3 legkisebb helyi értékű számjegy eltűnésével jelzi a kijelzőn.

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Akuszto-optikai fénydiffrakció

GEOMETRIAI OPTIKA I.

DTMF Frekvenciák Mérése Mérési Útmutató

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

Analóg villamos áramkörök frekvencia tartománybeli vizsgálata

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Tápegység tervezése. A felkészüléshez szükséges irodalom Alkalmazandó műszerek

Modern Fizika Labor Fizika BSC

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Rugalmas állandók mérése

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Szupravezető alapjelenségek

3. Mekkora feszültségre kell feltölteni egy defibrillátor 20 μf kapacitású kondenzátorát, hogy a defibrilláló impulzus energiája 160 J legyen?

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Hőelem kalibrátor. Model AX-C830. Használati útmutató

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

7. Laboratóriumi gyakorlat KIS ELMOZDULÁSOK MÉRÉSE KAPACITÍV ÉS INDUKTÍV MÓDSZERREL

1. Jelgenerálás, megjelenítés, jelfeldolgozás alapfunkciói

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Átírás:

Modern Fizika Labor A mérés dátuma: 2005.11.16. A mérés száma és címe: 17. Folyadékkristályok vizsgálata Értékelés: A beadás dátuma: 2005.11.30. A mérést végezte: Orosz Katalin Tóth Bence 1

A mérés során megismerkedtünk a folyadékkristályos anyagok néhány alapvető tulajdonságával. Mivel a folyadékkristályok szerves molekulákból álló kristályok megolvadásakor jönnek létre, a folyadékkristályos anyagok viselkedésében fontos szerepe van a hőmérsékletnek. Ezt az első mérési feladat során vizsgáltuk, amikor is a hőmérsékletet változtatva gyakorlatban is találkoztunk a kettőstörés jelenségével, valamint nyomon követhettük a hőmérséklet függvényében bekövetkező törésmutató-változást. A tömegközéppontok rendezettsége alapján megkülönböztethető csoportok közül először a csavart nematikus változatot vizsgáltuk. Itt egy LCD kijelző egyenszint nélküli szinusz, háromszög és négyszög bemenő jelre adott válaszát detektáltuk fotodetektor segítségével. Meghatároztuk a maximális kontraszt mértékét, a szinuszos jelre felvettük a feszültségfeszültség karakterisztikát, majd a maximumnál a frekvencia függvényében bekövetkező maximális kimenő jelamplitúdót vizsgáltuk. A négyszög bemenő jel esetében az exponenciális válasz időállandóját határoztuk meg. A második LCD ferroelektromos, csavart szmektikus folyadékkristályt tartalmazott. Ez esetben szintén szinusz, háromszög és négyszög bemenő jeleket vizsgáltunk, s kimeneti jelek karakterisztikáján kívül a négyszögjelre adott exponenciális időállandóját mértük meg. 1. A mérés első részében a csavart nematikus folyadékkristályt tartalmazó prizmán átengedtünk lézerfényt, majd egy tükörről visszaverve kb. 5 méter út megtétele után az ajtóra ragasztott milliméterpapírra rárajzoltuk a két különbözően eltérített komponens (eléggé diffúz) fényfoltjának fényes középpontjának helyét. A hőmérséklet növelésével az alsó folt elindult fölfele, a felső sokkal lassabban lefele. Kb. fokonként rajzoltuk a pozíciókat. A mérési összeállítás: lézer folyadékkristály polárszűrő tükör ernyő (milliméterpapír az ajtón) A kapott pontok egy bifurkációs görbét rajzolnak ki. A jelenség tulajdonképpen egy fázisátalakulás. Miután a folyadékkristály átalakult folyadékká egy kritikus hőmérsékleten, csak egy ágat detektálunk. A kritikus pont előtt 35 C-tól fokonként vettük fel a pontokat, majd a kritikus pontot követően, ez nálunk t c =41,3 C-nál volt, 45 C-ig csak pár pontot vettünk fel, itt szinte tényleg nem is változott a nyaláb helyzete, ezért a 43 C fölött nem is ábrázoltuk már az onnantól vízszintes egyenest, hogy jobban látható legyen a bifurkáció. A milliméterpapír folyadékkristálytól mért távolságát összehangolt együttműködéssel l=(440±2)cm-nek mértük. 2

Az alábbi táblázatban a prizma nélküli fénypont helyétől mért távolság van megadva milliméterben a hőmérséklet függvényében: C 38,0 39,0 40,0 41,0 41,2 42,0 43,0 45,0 extraordinárius 87,3 86,8 86,0 84,2 82,1 72,7 72,7 72,2 ordinárius 68,0 68,5 69,0 70,8 71,3 72,7 72,7 72,2 Az adatok ábrázolva: 88 d (cm) 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68 38 39 40 41 42 T ( C) 43 sin( α + ϕ) n= sin( α) tgφ=d/l α + ϕ α d2(mm) 87,3 86,8 86,0 84,2 82,1 72,7 72,7 d1(mm) 68,0 68,5 69,0 70,8 71,3 72,7 72,7 ±0,5 tgφ=φ 0,0198 0,0197 0,0195 0,0191 0,0187 0,0165 0,0165 (fok) 0,0155 0,0156 0,0157 0,0161 0,0162 0,0165 0,0165 n 1,54 1,54 1,53 1,52 1,51 1,45 1,45 n 1,42 1,42 1,43 1,44 1,44 1,45 1,45 ±0,02 A sorpárok közül a felső mindig az extraordinárius, az alsó pedig az ordinárius komponens; a hibák az utolsó oszlopba kerültek, mivel ezek az értékek minden adatra azonosak lettek. 3

2. A mérés második részében csavart nematikus folyadékkristályt tartalmazó cellára 100Hz-es szinuszos feszültséget adtunk, majd a bemenő jel amplitúdóját állítva felvettük a bemenő jel - kimenő jel karakterisztikát és megnéztük, hol lesz a legnagyobb a (p-p) kimenő jel, és ezután mindig ennél az értéknél mértünk. Mivel a csavart nematikus folyadékkristályt tartalmazó LCD esetében a direktor iránya kezdetben a függőlegesen álló polárszűrőével megegyező, majd a második vízszintes irányú polárszűrőig 90 -ot fordul el, ezért ha nem kapcsolunk az elektródákra feszültséget, akkor a fotodetektorral detektált fényintenzitás maximális lesz, míg ha feszültséget kapcsolunk rá, akkor az optikai tengelyek irányába befordult direktorokkal megegyező irányban polarizált fény a második polárszűrőn nem tud átmenni. A mért adatok az alábbi táblázatban láthatók (hiba: ±0,2V ill. ±2mV): U be (V) U ki (mv) 6,0 78 6,4 86 6,8 100 7,2 104 7,6 104 8,0 100 8,4 96 8,8 88 9,2 84 9,6 78 10,0 72 Ábrázolva: 110.00 100.00 Uki (mv) 90.00 80.00 70.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 Ube (mv) U be (V) 4

A görbe maximumánál maximális lesz a kontarszt. Ez fontos jellemzője egy folyadékkristályos kijelzőnek. Azt a bemenő szinusz amplitúdót keressük tehát, amelynél a detektált fényintenzitás maximális, hiszen ekkor lesz a sötét és a fényes pontok aránya a legnagyobb. A fenti görbe (3,7±0,1)V amplitúdójú bemenő jel esetén lesz maximális. Természetesen ez az érték hibával terhelt, tehát azt mondhatjuk, hogy U = (3,7±0,1)V körüli értéken érdemes az LCD-t működtetni. Egy fotó az oszcilloszkópról a maximális kimenő amplitúdónál (ν bemenő =100Hz, A bemenő = 3,7V, oszcilloszkóp kimenő jelre: 20mV/div, 2ms/div): Az ábrán jól látható, hogy a kimenő jel már nem vált polaritást, valamint a maximumai közel a bemenő szinusz nullátmeneteihez, a minimumai pedig közel a bemenő jel maximumaihoz jelennek meg. A kapott jelünkön azért az is látszik, hogy kicsit aszimmetrikus, de nagyjából megfelel a várakozásoknak. Maximum esetén megnéztük a kimenő jel amplitúdójának a bemenő jel frekvenciától való függését 10 Hz-től 1000Hz-ig. A csúcstól csúcsig értékek: ν be (Hz) U ki (V)(p-p) 10 0,6 20 0,44 40 0,24 80 0,132 160 0,061 300 0,005 600 0,007 1000 0,025 5

A kimenő jel amplitúdója a bemenő jel frekvenciájának függvényében ábrázolva: 0.6 U (V, p-p) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 ν (Hz) Ezután háromszögjelet adtunk be (20mV, 2ms): Majd négyszögjelet (5mV, 2ms): 6

Ugyanez a négyszögjel más felbontásban (10mV, 5ms): A négyszög jel időállandója azt fejezi ki, hogy a kijelző milyen gyorsan reagál a rákapcsolt feszültségre. Bemenő négyszögjel esetén az időállandót az elektronikából megismert módszer szerint számoltuk: az exponenciális felfutásához 5τ idő kell, az 1τ-hoz tartozó feszültségérték pedig a jel maximális értékének 2/3-ánál van. Ha mindkettőt megmérjük, még jobb értéket kapunk az időállandóra: τ = (2,6±0,1)ms 7

3. Ezek után kicseréltük a cellát egy ferroelektromosra. Ráadtunk szinuszos bemenő jelet (5V, 2ms): Majd háromszögjelet (5V, 2ms): Majd négyszögjelet (0,5V, 0,5ms): Bemenő négyszögjel esetén az időállandó az előbb leírt módszer szerint: τ = (0,30±0,02)ms 8

A jegyzetben megadott elrendezés szerint összeállítottuk a rendszerünket. Kipróbáltuk a könyv szerinti A elrendezést, amikor az első polarizátor és a direktor iránya megegyezett, a második polarizátor pedig merőleges volt az elsőre. Ekkor tényleg nem volt kimenő jelünk. A másik esetben ( B összeállítás) a kijövő jel elliptikusan polarizált, amit egy polárszűrővel lineárisan polarizálttá alakítottunk; a fotodetektoron pedig szépen megjelentek a kimenő jeleink a különféle bemenő jelekre. Ezen bemenő jel kimenő jel kvalitatív karakterisztikák a fenti képeken láthatók, melyeken jól látszik, hogy a rendszer bistabil, azaz például egy négyszög jel esetén mind a fenti félperiódusra, mind a lenti félperiódusra kapott válaszfeszültség stabil egész addig, amíg a bemenő jelünk előjelet nem vált. Ez persze a háromszög- és a szinuszjelre is igaz. Azt is látni lehet, hogy a kimenő jel lebillenése körülbelül a bemenő jel nullátmeneténél van. Az időállandóra itt kisebb értéket kaptunk, azaz a ferroelektromos LCD gyorsabban reagál a vezérlő feszültségre, mint a csavart nematikus. 9