(4.1.8)-液体旋光物质的浓度测量

旋光性溶液浓度的测量一、开篇设问1、什么是偏振光？2、什么是旋光现象？3、如何观测和检测旋光？4、旋光效应有何应用？偏振电磁波、声波是横波，它们的（电、磁、机械）振动方向与传播方向垂直，光波是一种电磁波，也是横波。单一的横波其振动有一个明确的方向，这种现象称为偏振，这个方向称为偏振方向。传播方向传播方向振动方向振动方向偏振光一束自然光是由多个独立的光波构成，它们的振动方向各不相同传播方向自然光振动方向偏振光在一束自然光的传播路径上加上起偏器后，只有那些振动方向与起偏方向相同的光能很好地通过。通过起偏器后的光有单一的振动方向，称为偏振光。传播方向自然光振动方向振动方向偏振光起偏器二、背景介绍1911年，法国物理学家阿喇果（D.F.JArago）发现，当偏振光通过石英晶体时，它的振动面会绕光的传播方向转过一定的角度。随后（1815年），法国物理学家毕奥（Jean-BaptisteBiot

）在酒石酸中发现相同的现象，这种现象叫旋光效应。

旋光效应引起人们极大兴趣，近200年来，围绕产生旋光现象的原因、机理，科学家们的探索，有力地推动了对物质结构的认识和有机化学的发展，与此同时，旋光现象也在化学、化工、物理、医学等领域有了大量应用。本实验就是要应用旋光效应，测旋光物质的浓度。三、实验原理偏振光通过旋光物质后，偏振面会发生旋转振动方向振动方向振动方向二、实验原理振面旋转的角度Φ与旋光性物质的温度t、浓度c，以及光在该物质中的行程ℓ有关Ɩ

。振动方向振动方向振动方向ΦℓΦ=αℓcα称为旋光率，与温度有关透明旋光物质光在旋光物质中的行程振动面旋转的角度三、实验原理振面旋转的角度Φ与旋光性物质的温度t、浓度c，以及光在该物质中的行程ℓ有关Ɩ

。由

Φ=αℓc如果测出偏振光在浓度c已知的溶液行走ℓ的距离偏振方旋转的角度Φ，就可以算出该种物质的旋光率α。如果某种旋光物质的旋光率α已知，测出偏振光在物质中行走ℓ的距离偏振方旋转的角度Φ，就可以算出该种物质的浓度c。测量系统准直旋光物质起偏器检偏器光源准直系统旋光物质偏振方向检测旋转角度读出偏振方向检测旋转角度读出系统准置系统：将来自光源的发散光准直为平行光，以保证有足够的光能和稳定的光束通过后续系统。结构参见《平行光管实验》起偏器：将准直的非偏振光变成偏振光。旋光物质：长度已知的透明旋光物质样本。检偏器：其实是另一个检偏器，当偏振光的偏振方向与其起偏方向垂直时，完全没有光通过，而平行时有最大的光能通过。因此旋转检偏器，从输出光的亮度的大小可判断透过旋光物质后，光的偏振方向。偏振方向判断与角度读出系统：考虑视觉特征，采用半荫片技术检测偏振方向，采用游标技术读取十分之一度以下角度，采用对称双游标，以消除角度读数盘偏心误差半荫片技术偏振方向判断可以通过观察输出光亮度随检偏器旋转是否达到最亮或最暗来实现，最亮时输出光的偏振方向与检偏器起骗方向相同，最暗时输出光的偏振方向与检偏器起偏方向垂直。但是人的视觉对最亮或最暗的判断并不很准确，间断地通过最亮或最暗来判断偏振方向有很大误差。相比之下，人的视觉对明暗对比却比较敏感。半荫片技术就是利用人的这一视觉特点，半荫片技术就是利用人的这一视觉特点，将视场分成有明确界线的不同区域，通过光学技术将最亮或最暗的判断转化为在视场中是否存在分界线的判断。最亮偏振方向与检偏器起偏方向平行最暗偏振方向与检偏器起偏方向垂直有明显的分界线偏振方向与起偏器起偏方向既不垂直，也不平行没有分界线偏振方向与起偏器起偏方向垂直，或平行半荫片技术由于视觉在暗视场中对明暗分界线最敏感，在视场有最小亮度时观察是否有分界线来判断偏振方向成为首选。在亮视场中观察对不同亮度分界线不敏感在暗视场中观察对不同亮度分界线更敏感四、实验仪器准直旋光物质起偏器检偏器光源准直系统旋光物质偏振方向检测旋转角度读出偏振方向检测旋转角度读出系统偏振方向判断与角度读出系统：考虑视觉特征，采用半荫片技术检测偏振方向，采用游标技术读取十分之一度以下角度，采用对称双游标，以消除角度读数盘偏心误差四、实验仪器1.光源2.会聚透镜3.滤光片4.偏光片5.中央石英片和两旁玻璃补偿片6.测试管7.检偏镜8.望远镜物镜9.刻度盘10.望远镜目镜四、实验仪器有游标的刻度盘测试管望远镜目镜刻度盘转动手轮五、实验内容和步骤1．测定旋光计的零点将空样品管放入旋光计中，并点亮钠灯约10分钟，待完全发出钠黄光后，调节目镜，使能清楚地看到视场中的分界线，然后转动检偏器，直至整个视场中各个区域弱照度相等。从左、右两刻度盘上分别读出数值φ01和φ02，则零点位置为

重复10次，求其平均值。2．将装入待测浓度糖溶液的样品管放入旋光计中。样品管溶液要装满，尽量使管内无气泡，若有气泡，在把管子放入旋光计里面时，应使气泡在管子凸起部位。调节目镜，使能清楚地看到视场中的分界