实验十二-用旋光计测量糖溶液的浓度.doc

用旋光计测定糖溶液的浓度一、仪器与用具 旋光计，玻璃管，蔗糖溶液，钠灯。二、实验原理 平面偏振光在某些晶体内沿其光轴方向传播时，虽然没有发生双折射，却发现透射光的振动面相对于原入射光的振动面旋转了一个角度。晶体的这种性质称为旋光性。后来从实验发现，某些液体也具有旋光性。如果迎着光的传播方向看，旋光性物质使振动面沿顺时针方向旋转，称为右旋物质；使振动面沿逆时针方向旋转，称为左旋物质。实验表明，振动面旋转的角度与其所通过旋光性物质的厚度成正比。若为溶液，则又正比于溶液的质量浓度，此外，旋转角还与入射光波长及溶液温度等有关。对溶液来说，振动面的旋转角 （3-13-10）式中是以分米(dm)为单位的液柱长；为溶液的质量浓度，代表每立方厘米溶液中所含溶质的质量(质量以克为单位)；为比例系数，称为物质的旋光率，旋光率的定义是平面偏振光通过1dm长的液柱，在1cm3溶液中含有1g旋光物质时所产生的旋转角。纯洁蔗糖在20时，对于钠黄光，经多次测定确认。因此，若测出糖溶液的旋转角和液柱长，即可按式(3-13-10)算出蔗糖溶液的质量浓度。专门用于测量糖溶液浓度的旋光计，称为糖量计。图3138 旋光计的结构如图3138所示。S为光源(钠灯)；F为聚光镜(固定)；N1为起偏器(尼科耳棱镜)；N2为检偏器(尼科耳棱镜)，N2可以旋转，旋转的角度从N2所附的刻度盘R上读出；D为半荫片(一半是玻璃，一半是石英半波片；或两旁为玻璃，中间为石英半波片如图3139所示)，H为盛放溶液的管子；T为短焦距望远镜。图3139由光源发出的单色光经N1后成为平面偏振光，其偏振面与Nl的主截面平行(参看图31310)，平面偏振光通过半荫片D的玻璃部分后，透射光的偏振面不变，设其振动方向为OA1，而通过石英半波片那一部分光的振动面却转过了一角度，设其振动方向为OA2。若H中未存放溶液，则由半荫片透出的两束光射至N2之前，振动方向不发生任何改变。当N2N1时，望远镜视场中看到的是A区域亮，B区域暗；当N2N1时，A区域无光，B区域亮。如果旋转N2，当其主截面垂直或平行于角AlOA2的平分线OC时，OA1和OA2在N2方向上的分量将相等，视场两区域照度将相同。显然，N2OC时，照度较强；而N2OC时，照度较弱。通常，取N2OC的位置作为标准来进行调节，这是因为人眼在一定范围内，对于弱照度的变化较敏感，而且在此位置时，只要N2相对于OC略有偏转，两区域之一将明显变亮，另一将明显变暗，因此，易于判别，测量更为准确。oN2N2N2N2A2A1cc图3-13-11图31310 当H中盛有糖溶液时，振动面OA1和OA2都转过一定角度，而变为OA1和OA2(图31311)，视场中又呈现出不同的照度。欲再使视场中照度一样，必须将N2旋转至N2位置，使N2与A1OA2夹角的平分线OC垂直。这样，N2转过的角度，即为平面偏振光振动面的旋转角，这一角度可从附于N上的刻度盘R读出，从而可算出被测糖溶液的质量浓度。专用糖量计往往直接标出糖溶液质量浓度，这就避免换算了。三、实验内容与方法 1测定旋光计的零点 将空管H置于旋光计中，并把钠灯S置于聚光镜F前，调节望远镜T，使能清楚看到视场的分界线，然后旋转N2，直至视场中A、B两区域弱照度相等。记录刻度盘R上的读数，重复十次，求其平均值，作为旋光计的零点。 2用蒸馏水洗涤H后，装入待测浓度的蔗糖溶液，要装满勿使其有气泡，并放入旋光计，转动N2，使视场中A、B两区域的弱照度再次相等，记录刻度盘R上的读数，重复十次，求其平均值。 3由即得平面偏振光振动面的旋转角，代入式(3-13-10)计算此溶液的质量浓度，并与配制溶液时的质量浓度比较实验时溶液的温度应维持在20，之值取66.50cm3dmg，从20开始，温度每升高l，值减小0.02cm3dmg，每降低l，值增加0.02cm3dmg。思考题： 1强度为的自然光通过偏振片后，其强度，为什么?应用偏振片时，马吕斯定律是否适用，为什么?2怎样才能产生左旋(右