Les Cristaux liquides

Les Cristaux liquides
C’est Georges Friedel, physicien mulhousien, qui a compris ce qui se passe dans les
cristaux liquides !
L’état d’un cristal liquide n'est ni un solide cristallin, ni un liquide, mais présente des
caractéristiques intermédiaires.
La molécule est de forme allongée, comme un cigare, qui aurait quelques nm de longueur et
quelques dixièmes de nm de diamètre. La molécule possède une région centrale rigide X
reliant deux cycles benzéniques ; les extrémités de la molécule consistent en des groupes
chimiques R et R' qui, eux, sont flexibles.
1 nm = 1 nanomètre = 10-9 m= 1 milliardième de mètre , l’unité adaptée aux tailles de petites molécules
Les molécules dans un cristal liquide peuvent se positionner de 3 façons différentes
comme sur le schéma ci-dessous .
Représentation instantanée des molécules (bâtonnets) dans une phase cristal liquide nématique,
smectique et cholestérique.
Dans un cristal liquide nématique,
-
les molécules allongées tendent à s’orienter toutes parallèles,
-
une surface de verre rayé peut les forcer à s’orienter parallèlement aux rayures,
-
un champ électrique suffisant peut les forcer à s’orienter le long du champ.
Dans les affichages à cristal liquide, les deux surfaces sont rayées à 90° de
telle sorte que les molécules forment un quart d’hélice. La polarisation de la lumière suit
l’orientation des molécules (figurée par le ruban torsadé). La cellule étant placée entre
polariseurs croisés, la lumière passe. C’est une zone claire.
Lorsqu’un champ électrique de quelques volts est appliqué entre les deux surfaces de verre
métallisées, les molécules s’alignent le long du champ. Il n’y a plus d’hélice. La polarisation
de la lumière ne tourne plus (figurée par le ruban plat). Le deuxième polariseur arrête la
lumière. C’est une zone noire.
Principe de l'effet nématique torsadé. (a)
En l'absence de champ électrique, la
lumière polarisée suit le trajet hélicoïdal
des molécules de cristal liquide : la cellule
apparaît éclairée. (b) Au-dessus d'un
champ-seuil : le nématique torsadé est
dévissé et la lumière polarisée est bloquée
par l'analyseur : la cellule apparaît éteinte.
Image d’après le « Que sais-je » de M. Mitov :
« les cristaux liquides »
Le modèle
vous permet de voir ce qui se passe dans le cristal liquide quand vous lui
appliquez un champ électrique
Démonstrateur
Modèle
Le démonstrateur vous montre :
1) du cristal liquide dans un flacon,
2) du cristal liquide entre deux plaques de verre distantes de 1µm (un millième de
mm),
3) deux exemples d’affichages finis : une montre, un écran à cristaux liquides.
Vérifiez avec le polariseur que la lumière qui sort des cristaux liquides est
bien polarisée !
4) un affichage avec seulement un polariseur derrière – en appuyant sur le
bouton, vous ne voyez rien sauf si vous regardez à travers le polariseur croisé,
5) l’affichage complet – en appuyant sur le bouton, vous voyez toutes les zones
métallisées se noircir.
l'affichage de cristaux liquides est composé de segments.
Chaque segment est contrôlé individuellement, mais il est impossible d'afficher autre
chose que des barres.
Sur
l’écran à cristaux liquides,
vérifiez que la lumière émise est bien polarisée.
Regardez-le avec la loupe. Que voyez-vous ? Pour plus de détails, regardez les pages sur
l’ordinateur qui vous donnent des explications avec de belles images ! Cliquez sur
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