{"id":2124,"date":"2012-04-25T06:23:27","date_gmt":"2012-04-25T10:23:27","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.vassar.edu\/magnes\/?p=2124"},"modified":"2013-07-11T10:28:57","modified_gmt":"2013-07-11T14:28:57","slug":"jones-gooch-and-tarry-and-transmission","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/2012\/04\/25\/jones-gooch-and-tarry-and-transmission\/","title":{"rendered":"Jones, Gooch and Tarry, and Transmission"},"content":{"rendered":"<p>I am going to start out my calculations by writing out the general form of a Jones matrix for TN-LCD as expressed in &#8220;Jones-matrix models for twisted-nematic liquid crystal devices&#8221; by Makoto Yamauchi:<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 19px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (1) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-efe8d2ee48afbd95cad19e66551ef3b1_l3.png\" height=\"19\" width=\"364\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#74;&#32;&#61;&#32;&#92;&#101;&#120;&#112;&#91;&#45;&#105;&#40;&#92;&#112;&#104;&#105;&#95;&#48;&#32;&#43;&#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#95;&#84;&#41;&#93;&#82;&#40;&#45;&#92;&#112;&#115;&#105;&#95;&#68;&#41;&#82;&#40;&#45;&#92;&#97;&#108;&#112;&#104;&#97;&#95;&#84;&#41;&#77;&#82;&#40;&#92;&#112;&#115;&#105;&#95;&#68;&#41; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>where<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 37px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (2) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-d9acffd9eec9ef118191ada76377d666_l3.png\" height=\"37\" width=\"153\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#92;&#112;&#104;&#105;&#95;&#48;&#32;&#61;&#32;&#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#112;&#105;&#42;&#100;&#125;&#123;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#125;&#40;&#110;&#95;&#101;&#32;&#43;&#32;&#110;&#95;&#48;&#41; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>and represents the constant absolute phase.<\/p>\n<p>While<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 37px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (3) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-b09e7737c4a6a79424edc04ed575da28_l3.png\" height=\"37\" width=\"67\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#95;&#84;&#32;&#61;&#32;&#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#100;&#125;&#123;&#50;&#125; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>representing the total birefrigence.<\/p>\n<p>The R in equation (1) is the rotation matrix and is represented by<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 43px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> &nbsp; <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-ade979f471ad784b7c7b0aae873383ad_l3.png\" height=\"43\" width=\"175\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#125; &#92;&#91; &#82;&#40;&#92;&#120;&#105;&#41;&#32;&#61;&#32;&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125; &#92;&#99;&#111;&#115;&#123;&#92;&#120;&#105;&#125;&#32;&#38;&#32;&#92;&#115;&#105;&#110;&#123;&#92;&#120;&#105;&#125;&#32;&#92;&#92;&#45;&#92;&#115;&#105;&#110;&#123;&#92;&#120;&#105;&#125;&#32;&#38;&#32;&#92;&#99;&#111;&#115;&#123;&#92;&#120;&#105;&#125; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#98;&#109;&#97;&#116;&#114;&#105;&#120;&#125; &#92;&#93; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>And M is the\u00a0M<sub>LC\u00a0<\/sub>Jones matrix.<\/p>\n<p>We can use this equation in conjunction with the Gooch and Tarry formula in order to help us model the transmission of TN-LCD.<\/p>\n<p>As stated in my Preliminary Data, the Gooch and Tarry formula is written as\u00a0<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 38px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (4) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-906d7a354348c7cbf56e2ae2d1fa1505_l3.png\" height=\"38\" width=\"202\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#84;&#61;&#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#49;&#43;&#117;&#94;&#50;&#125;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#92;&#123;&#117;&#94;&#50;&#43;&#99;&#111;&#115;&#94;&#50;&#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#123;&#100;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#92;&#125; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>Since we will be focusing on TN-LCDs, the twist angle will be\u00a090<sup>0\u00a0<\/sup>and the transmission can then be modeled as<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 43px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (5) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-f064eac8f2cb9798787da469742e6b08_l3.png\" height=\"43\" width=\"193\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#84;&#61;&#32;&#49;&#45;&#32;&#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#80;&#104;&#105;&#94;&#50;&#125;&#123;&#40;&#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#94;&#50;&#41;&#100;&#94;&#50;&#125;&#92;&#115;&#105;&#110;&#94;&#50;&#123;&#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#42;&#100;&#125; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>Here,<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 54px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (6) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-8a2124289b0795b5f61552c736541d23_l3.png\" height=\"54\" width=\"244\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#42;&#100;&#61;&#32;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#112;&#105;&#125;&#123;&#50;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#94;&#50;&#32;&#43;&#32;&#92;&#108;&#101;&#102;&#116;&#40;&#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#92;&#112;&#105;&#42;&#100;&#92;&#68;&#101;&#108;&#116;&#97;&#123;&#110;&#125;&#125;&#123;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#125;&#92;&#114;&#105;&#103;&#104;&#116;&#41;&#94;&#50;&#125; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>I then used this variation on the Gooch and Tarry formula in order to graph transmission vs. \u00a0d\u2206<em>n\/<\/em>\u03bb<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/files\/2012\/04\/THEMOSTBEAUTIFULTHINGEVER2.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-2141\" src=\"http:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/files\/2012\/04\/THEMOSTBEAUTIFULTHINGEVER2.jpg\" alt=\"\" width=\"404\" height=\"249\" srcset=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/files\/2012\/04\/THEMOSTBEAUTIFULTHINGEVER2.jpg 404w, https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/files\/2012\/04\/THEMOSTBEAUTIFULTHINGEVER2-300x184.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 404px) 100vw, 404px\" \/><\/a><\/p>\n<p>This graph shows us the first few transmission peaks (<a href=\"https:\/\/vspace.vassar.edu\/elfeltch\/Transmission.nb\">Mathematica Code<\/a>). Transmission operates at 100% when<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 17px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (7) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-38d5c2c508198fd7d9307bc91b4b2c5b_l3.png\" height=\"17\" width=\"88\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#92;&#98;&#101;&#116;&#97;&#42;&#100;&#61;&#32;&#78;&#92;&#112;&#105; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>For N= 1, 2, 3&#8230;<\/p>\n<p>Where N stands for the number of wave plates (an LC-cell being thought of as N wave plates).<\/p>\n<p>With respect to our graph, then, the transmission peaks are occurring when<\/p>\n<p class=\"ql-center-displayed-equation\" style=\"line-height: 37px;\"><span class=\"ql-right-eqno\"> (8) <\/span><span class=\"ql-left-eqno\"> &nbsp; <\/span><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/pages.vassar.edu\/magnes\/wp-content\/ql-cache\/quicklatex.com-969c361d63765c6be44e089e4745ea58_l3.png\" height=\"37\" width=\"169\" class=\"ql-img-displayed-equation \" alt=\"&#92;&#98;&#101;&#103;&#105;&#110;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125; &#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#100;&#92;&#68;&#101;&#108;&#116;&#97;&#123;&#110;&#125;&#125;&#123;&#92;&#108;&#97;&#109;&#98;&#100;&#97;&#125;&#61;&#32;&#92;&#100;&#102;&#114;&#97;&#99;&#123;&#49;&#125;&#123;&#50;&#125;&#92;&#115;&#113;&#114;&#116;&#123;&#40;&#52;&#78;&#94;&#50;&#41;&#45;&#49;&#125; &#92;&#101;&#110;&#100;&#123;&#101;&#113;&#117;&#97;&#116;&#105;&#111;&#110;&#42;&#125;\" title=\"Rendered by QuickLaTeX.com\"\/><\/p>\n<p>This helps us to visualize how the twisted nematic effect operates.<\/p>\n<p>References:<\/p>\n<p>Gooch, C.H. and H.A. Tarry. &#8220;The optical properties of twisted nematic liquid crystal structures with twist angles less than or equal to 90 degrees.&#8221; <em>Applied Physics<\/em>\u00a0Vol. 8(1975): 1575-1584.<\/p>\n<p>Yamauchi, Makoto.\u00a0&#8220;Jones-matrix models for twisted-nematic liquid crystal devices.&#8221; <em>Applied Optics <\/em>Vol. 44.21(2005): 4484-4493.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>I am going to start out my calculations by writing out the general form of a Jones matrix for TN-LCD as expressed in &#8220;Jones-matrix models for twisted-nematic liquid crystal devices&#8221; by Makoto Yamauchi: (1) &nbsp; where (2) &nbsp; and represents the constant absolute phase. While (3) &nbsp; representing the total birefrigence. 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