液体旋光物质的质量浓度测量

液体旋光物质的质量浓度测量大物实验教学中心chenxiaoyi背景介绍

1811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-Baptiste

Biot

）在酒石酸中发现相同的现象，这种现象叫旋光现象。旋光现象引起人们极大兴趣，近200年来，科学家们围绕产生旋光现象的原因积极探索，有力地推动了人们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、医学等领域有大量应用。

一、实验目的

（1）观察糖溶液的旋光现象；（2）掌握旋光计的使用方法；（3）会用旋光仪测糖溶液的旋光度和浓度。二、实验原理（1）什么是线偏振光？什么是自然光？线偏振光：如果在垂直于光传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定的方向振动，这种光称为平面偏振光，或线偏振光。光矢量的方向和光的传播方向所构成的平面称为振动面。自然光：它包括了垂直于光波传播方向的所有可能的振动方向，所以不显示出偏振性。自然光偏振光能使振动面旋转的物质称为旋光性物质：石英晶体、食糖溶液、酒石酸溶液、松节油、朱砂……迎光观察振动面顺时针旋转

振动面逆时针旋转左旋物质

右旋物质

线偏振光通过某些物质后，偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。（2）什么是旋光现象？1）旋光物质的性质;

2）旋光物质的厚度l;

3）旋光物质的质量浓度c;

4)液体旋光物质的溶剂；

5）入射光的波长。（3）振动面旋转的角度（旋光度）与哪些因素有关？本实验我们研究糖水溶液对钠黄光的旋光度实验中旋光度，糖水的厚度以及糖水的质量浓度存在如下关系：l液柱长(分米)；为旋光率(度/分米.克.厘米-3)：数值上等于偏振光通过长度为1分米，质量浓度为1g/cm3的旋光物质时产生的旋转角。旋转角度(度)；（4）旋光仪结构示意图（请说出各器件的功能）4-1）什么是起偏器和检偏器？起偏器(Polarizer)：获得偏振光的器件。偏振片：是一种常用的起偏器。它有一个特定的方向,只让平行与该方向的振动通过,这一方向称为透振方向。检偏器(Analyzer)：偏振片也可用作检偏器，检验某一束光是否为偏振光。4-2）什么是半波片？双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光，此现象即为双折射。两条折射光线中，一条光遵守普通的折射定律，称作寻常光（或o光）；另一条光不遵守普通的折射定律，称作非常光（或e光）。光线和光轴构成的平面称作主平面。寻常光的振动面垂直于寻常光的主平面；非常光的振动面则在非常光的主平面内。

在各向异性的晶体的某个方向不发生双折射现象，该方向为晶体的光轴。半波片：用来在偏振光的寻常光与非寻常光分量位相之间，产生半波长的光程差或者180°位相差的延迟板。起偏片，成为平面偏振光经过半荫片以光轴为对称轴转过2θ角钠光灯2θ半荫片作用检偏器4-3）半荫片？三分视场半荫片构造玻璃玻璃半波片2θAB2θAB2θAB2θAB检偏器透振方向的四个位置读数位置试管长L=2dm,室温T=

度检偏器透振方向2θAB读数位置1（5）实验方法放旋转液体前放旋转液体后2θAB转动检波片读数位置2检波片自1号位置至2号位置转过的角度等于旋光液体使光的偏振面转过的角度钠光灯旋光仪待测糖溶液调焦旋钮T检偏器转动手轮三、实验仪器实验仪器有游标的刻度盘测试管望远镜目镜检偏器转动手轮调焦旋钮T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如图所示，读数装置由刻度盘和游标盘组成，其中刻度盘与检偏镜连为一体，并在度盘调节手轮的驱动下可转动。为了避免刻度盘的偏心差，仪器采用双游标读数。在游标盘上相隔180度对称地装有左右两个游标，度盘分360格，每格10；游标分20格，等于度盘的19格的角度值．因此用游标可直接读到0.050。测量时两个游标都读数，取其平均值。