旋光性溶液浓度的测量13

序列号13大学物理实验论文论文题目：旋光性溶液的浓度测量课程名称：旋光性溶液的浓度测量学院材料与能源学院专业班级10材加2班学号3110006886姓名黄永杭联系方式任课教师2011年10月9日旋光性溶液浓度的测量偏振光通过某些透明物质时，其振动面以光的传播方向为轴而旋转一定角度的现象，称为旋光现象。能使偏振光的振动面旋转一定角度的物质，称为旋光物质。许多有机化合物，如石油、葡萄糖等，都具有旋光性，这是由于其分子结构不对称而形成的。这些物质的各种物态都存在旋光性，包括这些物质的溶液。一些矿物（如石英、朱沙等）也有旋光性，这种旋光性是由于结晶构造而形成的，所以当晶形消失以后，旋光性也就消失。实验原理：实验表明，旋光现象具有如下特性：（1）线偏振光通过不同的旋光物质，振动面旋转的方向不同。迎着光传播的方向看，使振动面沿顺时针旋转的物质称为右旋物质，使振动面沿逆时针方向旋转的物质称为左旋物质。（2）振动面转过的角度即旋光角ϕ与晶体的厚度l成正比。对旋光性溶液，旋光角ϕ正比于光所通过的液柱长度l和溶液的浓c，即ϕ=αlc（式中，l是液柱长度，单位为m；c是溶液浓度，单位为kg/m3；α是与物质有关的系数，称为该种物质的旋光率，单位为o*m2/kg；ϕ表示当每m3溶液中含有1kg旋光物质时，线偏振光通过1m长液柱后振动面转过的角的度数。）(3)旋光率α与温度有关，但关系不大。对大多数物质，温度每升高1oC，旋光率约减小千分之几。温度一定时，α一般会随着光的波长的增加而减小，即不同波长的线偏振光通过一定长度的旋光物质后振动面旋转的角度会不同，这种现象称为旋光色散。实验方案：根据以上特性，在已知温度、单色光波长和某种物质旋光率α的条件下，就可以借助于测定单色线偏振光通过一定长度该旋光物质的溶液后振动面旋转的角度ϕ来确定旋光性溶液的浓度c。这种方法既迅速又可靠，广泛用于工业测量。实验装置及其设计原理：测量物质旋光角的装置未旋光仪。其原理是先将旋光仪中起偏镜和检偏镜的通光方向调到互相正交，这是在目镜中看到最暗的视场；然后装上测试管，转动检偏镜，使因振动面选装而变亮的视场重新达到最暗，此时检偏镜的旋转角度ϕ即表示被测溶液的旋光角。因为人眼很难准确判断什么角位置视场最暗，所以用上述方法测得的ϕ角准确度有限。实际的测量使用半荫式偏振计，这时候需要判断的不是视场是否最暗而是暗视场各部分亮度是否一致。因为人的眼睛对相邻视场的微弱亮度对比很敏感，所以这种方法能提高判断的准确性。随石英片安放的位置不同，可将视场分为两部分(图1a所示)或三部分(图1b)，同时在石英片旁装上一定厚度的玻璃片，补偿由石英片产生的光强变化。取石英片的光轴平行于自身表面并与起偏轴成一角度θ(仅几度)。有光源发出的光经起偏镜后变成线偏振光，其中一部分光再经过石英片(其厚度恰使在石英片内分成e光和o光的相差为π的奇数倍，出射的合成光仍为线偏振光)，其偏振面相对与入射光的偏振面转过了2θ，所以进入测试管里的光是振动面间的夹角为2θ的两束线偏振光。图一图二在图2中，如果以OP和OA分别表示起偏镜和检偏镜，OP′表示透过石英片后偏振光的振动方向，β表示OP与OA的夹角，β′表示OP′与OA的夹角;再以AP和AP′分别表示通过起偏镜和检偏镜加石英片的偏振光在检偏镜轴方向的分量;则由图2可知，当转动检偏镜时，AP和AP′的大小将发生变化，反映在从目镜中见到的视场上将出现亮暗交替变化(图2的下半部分)，图中列出显著不同的情形：(a)β′>β、AP>AP′通过检偏镜观察时，与石英片对应的部分为暗区，与起偏镜对应的部分为亮区，视场被分成清晰的两(或三)部分。当β′=π/2时，亮暗反差最大。(b)β′=β、AP=AP′通过检偏镜观察时，视场中两(或三)部分界线消失，亮度相等，较暗。(c)β′<β、AP(d)β′=β、AP=AP′通过检偏镜观察时，视场中两(或三)部分界线消失，亮度相等，较亮。实验内容与步骤：调整旋光仪调节旋光仪的目镜对石英片成像，使能看清楚视场中的3部分的分界线。转动检偏镜，观察并熟悉视场明暗变化的规律。校验零点位置，记下刻度盘上相应的读数ϕ0.根据半荫法原理，测量透过半荫式起偏镜后经和不经石英片的两种偏振光振动方向的夹角2θ.将溶剂注入测试管，然后装进旋光仪，校验溶剂是否无旋光现象。测定旋光性溶液的眩光率和浓度。由于旋光率与所用光波波长、温度以及溶液浓度均有关系，所以测定旋光率是应对上述各量作出记录或加以说明。讲纯净待测物质事先配制成不同浓度的溶液，分别注入同一长度l=10cm的试管内。测出在不同浓度下的旋光角ϕ。然后在坐标纸上作ϕ-c图线，并求斜率B，由B/L算出该物质该浓度的旋光率α。测出待测溶液的旋光角ϕ-，再在旋光图线上求待测溶液的浓度Cx。测出ϕ-c图的斜率B，按Cx=（ϕx-ϕo）/B计算待测溶液的浓度Cx实验结果与分析：λ=589.3nm温度t=30°/C蔗糖溶液浓度

c/（kg/m³）旋光角ϕ/°第一次第二次第三次平均左右左右左右ϕ视场零点-0.20-0.15-0.25-0.20-0.25-0.20-0.21201.251.301.151.201.151.201.21402.502.552.452.502.302.352.44603.153.703.653.703.553.603.56805.005.054.904.954.8