旋光仪实验报告

1、旋光仪实验报告 一、实验目的与实验仪器 1.实验目的 (1) 加深对旋光现象的理解，观察线偏振光通过旋光物质的旋光现象； (2) 学握旋光仪的构造原理和使用方法； (3) 测定糖溶液的比旋光率及其浓度。 2实验仪器 WXG-4圆盘旋光仪、电于天平、温度计、長筒、烧杯、玻璃棒、温度计、滤纸、盐酸 (4mol/L).蔗橢、去离于水。 二、实验原理 1物质的旋光性 当线偏振光通过某些透明物质(例如糖溶液)后，偏振光的振动面将以光的传播方向为轴 线旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。旋转的角度它称为旋光度。能使其振动面旋转的 物质称为旋光性物质。若面对光源，使振动面顺时针旋捷的物质称为右旋物；使振动面

2、逆时 针旋转的物质称为左旋。蔗糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖等为右旋物质，果糖、转化糖为左旋 物质。 对某一温度下的旋光溶液，旋光度H与入射光的波长、溶液的长度L溶液的浓度C成正 比，即 式中旋光度杆的单位为“度7 L的单位为如，溶液浓度的单位为g/ml； oc为该物质的旋光 率，即长度ldm、浓度时溶液引起的振动面的旋转角度，其与温度有关。 几种轄对钠黄光(X=589.3nm)在不同温度和浓度下的旋光率关系如下： 蔗糖：a (20C) = 66.473 +0.0127Z, Z = 0500g/ml a (t) =a (20t) 1-0.00037 (t-20) ,t=1430C 转化糖：a (2(

3、TC) = J9.8-0.036Z, Z = 90-350g/ml a (t) =a (20C) + 0.304 (t-20),t=330C 式中指100ml溶液所含溶质质長，若长度以an做单位，则旋光度 蔗糖的水無产物是转化糖，它是果糖和莆萄糖的混台物，具有左旋性。 2 蔗糖纯度的计算 设纯蔗糖在“C时旋转角为尙，则 H, =(66.473 + 0.0127乙)1-0.00037 (tr20)M 式中，乙为蔗糖的质呈； 设转化糖在匕时旋转角为,则 (-19.8-0.036Z2 +0.304 (-20)- ioo| 回 式中，Z2为转化糖的质星。 设蔗糖溶液中杂质旋光度为卩，则40凶溶液的总旋

4、光度卅为： 丫 = H + 卩 往蔗糖中加入盐酸使其完全变成转化糖，稀释至44mL则40ml的转化糖溶液旋光度为: 由以上两式可得： Y1 - 1丫2 = Bl 1“2 由于蔗糖分于呈为342,转化糖分亍呈为360,所以乙.Z2的关系为: 网阿 z2= EllxHx 乙 联台上述式于可得: 1000 X ( Y 1 - 1.1 Y 2 ) 乙=87.3 - 0.0246 X (t - 20) - 0.320 x (t - 20) + 0.0490烦 式中，计算时可以先忽BS 0.0490Z,这一顼，算出Z1的近似值，在逐次逼近算出乙的较准确 值。最后，蔗糖纯度为： 蔗糖纯度 0X 100% 3

5、 旋光仪原理 物质的旋光性测昱原理如图所示。首先将起偏镜与检偏镜的偏振方向调到正交，观察到 视场最暗。然后装上待测旋光溶液的试管，因旋光溶液的振动面的旋转，视场变亮，为此调 节检偏镜，再次使视场调至杲暗，这时检偏镜所转过的角度， 即为待测溶液的旋光度。 由于人们的眼睛很难准确地判断视场是否全暗，因而会引 起测呈误差。为此该旋光仪采用丁三分视场的方法来测長旋光 溶液的旋光度。从旋光仪目镜中观察到的视场分为三个部分， 一般情况下，中间部分和两边部分的亮度不同。当转动检偏镜时，中间部分和两边部分将出 现明暗交替变化。 当放进了待测旋光液的试管后，由于溶液的旋光性，使线偏振光的振动面旋转T-7H角 度

6、，使零度视场发生了变化，只有将检偏镜捷过相同的角度，才能再次看到零视场，这个角 度就是旋光度。 三、实验步骤 1糖溶液的制备 1）用天平称長20g蔗糖，使其溶解，配a 100ml的蔗糖溶液； 2）将蔗糖溶液过滤后倒入40凶至50ml g筒中，滴加10滴盐酸，稀释至44ml; 3）将溶液倒入小烧杯中，在水浴锅中加热到7080C，保B使蔗糖全部转化为葡萄 糖，并冷却至室温。 2调養旋光仪 1）接通电源，开启电源开关，约五分钟后，钠光灯发光正常，便可使用； 2）调节旋光仪调焦手轮，使其能观察到清晰的三分视场； 3）转动检偏器，观察并熟悉视场明暗变化的规律，调节至零度视场，即三分视界消失，三 部分亮度

7、相等，视场较暗，记录游标盘的读数Y。； 4）用去离于清洗旋光管T,再用少许蔗糖溶液清洗。将蔗糖例入旋光管中并充满，旋紧盖 于，使有球的一端朝上，将气泡赶入玻璃球内。擦拭干净旋光管和两端的玻璃面，放入旋光 仪中，测長蔗糖的旋光度Y；和蔗糖溶液温度t,. 5）用同样的方法测長转化糖的旋光度丫；和蔗糖溶液温度t2- 四、数据处理 1床始数据 測星零点及笊糖、转化糖的旋转角 M = 20.0002gt】=23.2Ct2=23.4C 项目 1 2 3 4 5 左 右 左 右 左 右 左 右 左 右 零点（Y ） O 0 () 0 0 0- o 0* 0* 蔗糖（Y 1） 28.70 28.7(/ 28.

8、30* 28.30 27.60 27.60* 28.0()* 28.00， 28.90* 28.90* 转化糖 （Y；） 174.40* 174.40* 174.70* 174.70* 174.20* 174.20* 174.30， 174.30* 174.90* 174.90* 2-療糖、转化糖的旋转角 项目 1 2 3 4 5 平均 蔗糖（Y 28.70* 28.30* 27.60 28.00 28.90* 28.30* 转化糖 174.40* 174.70* 174.20* 174.39 174.90* 174.50* （Y2） 则蔗糖的旋转角Yi = 28.30 = 28.30 捷化糖

9、的旋转角 丫2= 174.50 -180 = -5.50 3 慝糖纯度的计算 1000 X ( Y 1 - 1.1丫2) 由公式乙=|厶 X87.3 -0.0246 x (t-20) - 0.320 x (t 20) + 0.0490Zlb行逐 次這近求得 Z|= 19.4O65g 194065,g 则蔗糖纯度=lZ0A)002lx 100% = 97.03% 五、分析讨论 （提示：分析讨论不少于400字） 1.实验中三分视场的方法是利用放进存有待测溶液的试管后，由于溶液具有旋光性，使平 面偏振光旋捷了一个角度，零度视场便发生了变化。粳动检偏镜一定角度，能再次出现亮度 一致的视场。三分视场是亮

10、与暗的交界，人眼能够清晰的观测其变化。 則 实验中当旋转检偏器使线偏振光方向连 续变化时，由于两边的光没有经过半波片，在 检偏器前边的光偏振方向如Pl,而中间的光 因为经过了半波片，偏振方向为图中P：,三 分视场中间部分与两边部分将出现明暗的连 续变化，会出现以下四种情况： 0 at 诂& 由马吕斯定律1 =皿航和上图可知：三分视场均匀亮与均匀暗时，检偏器透振方向角 度相差冗/2,因为暗视场下光强随角度变化的灵敏度比亮视场灵蝕度要高，所以将三分视场 均匀暗的位直作为仪器的读数位晝。实验中我首先使用三分视场均匀亮测長刻度盘的零点， 但发现五次测旻结果昙大值和景小值相差5左右，而使用暗视场测長时，

11、误差在0.5s范 围内，这充分说明使用暗视场作为零点效果最好。 2.实验中凡是有螺纹的测微仪器，会由于内外螺纹间隙引入的误差实验中每一次旋转检 偏器的度盘转动手轮时，应该朝一个方向旋转检偏器的度盘转动手轮，直到视场中三部分弱 照度相等（零度视场）为止。如果旋捷过了测長点，则应该反方向旋转超过测長点，重新正向 旋转，以消除螺距引起的空程误差。 3实验中没有放糖溶液的时候我们调清晰的视场会在放入糖溶液后变得模糊，由于糖的折 射率与溶液的浓度有关，因而不同浓度蔗糖或转化糖的T型管放入后，由于折射率的变化, 调清晰的视场也会变得模糊，均雷要重新调节焦距，此时如果忘记调焦也会产生实验误差， 如果毎次测呈

12、都调焦会提高测長的精度。 4 关于计算乙的不确定度问题，由公式 1000 X ( Y1-1.1Y2) Z|= kx873-0.0246 X (t-20) - 0.320 X (t20) + 0.0490Z1 前后都包含Zi,不太好直接计算，所以将等式右边的乙直接用计算出的结果Zi = 19.4065g 代替，再把T型管长度L,以及温度t全部看成常昼，计算出分母数值，则等式化为： 1000 x Y 1-1.1 Y2 ) 乙=1741.68= 0.574 (比-1.1H2) 计算过程如下： =1(0 1(- 0 1)2 2 Sv(Al)= 1 = 0.428 (度 2) 炖=1/方時 + A 仪 | = Lh.252 x 0.428 + 0.052! =0 819 (度) =0.238 (度 2) 125 0.238+ 0.052 | J, 0Z1、2门 2( 0Z1、2” 2 |(Z1 )|=牡+(51) Q 2 = 0.612 (度) =0.574 X I ?2? J(血+ (L1)时 2 Jo.574 X J(0.819)2 + (11, x 0.6閔=0.6085g 则乙=(19.40650.6085) g 六、实验结论 I.当线偏振光通过蔗糖溶液后，偏振