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1、用旋光仪测旋光性溶液的浓度【实验目的】1. 观察光的偏振现象和偏振光通过旋光物质后的旋光现象2. 了解旋光仪的结构原理，学习测定旋光性溶液的旋光率和浓度的方法3. 进一步熟悉用图解法处理数据.【实验仪器】WXG-4型目视旋光仪、标准溶液、待测溶液、温度计【实验原理】一、偏振光的基本概念根据麦克斯韦的电磁场理论，光是一种电磁波.光的传播就是电场强度E和磁场强度H以横波的形 式传播的过程而E与H互相垂直，也都垂直于光的传播方向，因此光波是一种横波.由于引起视觉和光 化学反应的是E,所以E矢量又称为光矢量，把E的振动称为光振动，E与光波传播方向之间组成的平 面叫振动面.光在传播过程中，光振动始终在某
2、一确定方向的光称为线偏振光，简称偏振光见图1(a).普 通光源发射的光是由大量原子或分子辐射而产生，单个原子或分子辐射的光是偏振的，但由于热运动和 辐射的随机性，大量原子或分子所发射的光的光矢量出现在各个方向的概率是相同的，没有哪个方向的 光振动占优势，这种光源发射的光不显现偏振的性质，称为自然光见图1(b).还有一种光线，光矢量在 某个特定方向上出现的概率比较大，也就是光振动在某一方向上较强，这样的光称为部分偏振光见图 1(c).图4 光簸从纸盼内垂直 射出时，偏振光、自然光和部分 偏娠光光振动分布的图示 2自黙光，通过起偏器和检偏器的变化二、偏振光的获得和检测将自然光变成偏振光的过程称为起
3、偏，起偏的装置称为起偏器常用的起偏器有人工制造的偏振片、 晶体起偏器和利用反射或多次透射（光的入射角为布儒斯特角）而获得偏振光.自然光通过偏振片后，所形 成偏振光的光矢量方向与偏振片的偏振化方向（或称透光轴）一致.在偏振片上用符号“”表示其偏振化 方向.鉴别光的偏振状态的过程称为检偏，检偏的装置称为检偏器.实际上起偏器也就是检偏器，两者是通 用的.如图2所示，自然光通过作为起偏器的偏振片以后，变成光通量为e的偏振光，这个偏振光的光 0矢量与偏振化方向同方位，而与作为检偏器的偏振片的偏振化方向的夹角为0 .根据马吕斯定律， e通过检偏器后，透射光通量0e=e cos2 0（i）0透射光仍为偏振光
4、，其光矢量与检偏器偏振化方向同方位.显然，当以光线传播方向为轴转动检偏器时， 透射光通量e将发生周期性变化.当0 = 0。时，透射光通量最大；当0 = 90。时，透射光通量为极小值（消光状态），接近全暗；当0 0 p,OP OP.从目镜观察到三分视场中与石英片对应的中部为暗区，与起偏镜直接对应的AA两侧为亮区，三分视场很清晰当卩=兀/2时，亮区与暗区的反差最大.（2）= B,op = OP.三分视场消失，整个视场为较暗的黄色.AA（3）PP, OP OP 视场又分为三部分，与石英片对应的中部为亮区，与起偏镜直接对应的两AA侧为暗区当卩=兀/2时，亮区与暗区的反差最大.（4）= B,OP = O
5、P.三分视场消失.由于此时OP和OP在OA轴上的分量比第二种情形时大，AA因此整个视场为较亮的黄色.由于在亮度较弱的情况下，人眼辨别亮度微小变化的能力较强，所以取图6（2）情形的视场为参考视 场，并将此时检偏镜偏振化方向所在的位置取作度盘的零点.实验时，将旋光性溶液注入已知长度L的测试管中，把测试管放入旋光仪的试管筒内，这时OP和 OP两束线偏振光均通过测试管，它们的振动面都转过相同的角度d ,并保持两振动面间的夹角为29不 变转动检偏镜使视场再次回到图6（2）状态，则检偏镜所转过的角度就是被测溶液的旋光角d .【实验内容及步骤】1. 接通旋光仪电源，约5min后待钠光灯发光正常，开始实验。2
6、. 测定零点位置。1）在没有放测试管时，调节望远镜调焦手轮，使三分视场清晰。2）调节度盘转动手轮，观察三分视场的变化情况，同时注意检偏镜的旋转方向和度盘转动手轮的转动方向之间的关系 。3）当三分视场刚好消失并且整个视场变为较暗的黄色时，记录下左右两游标的读錚、a0i0i反复测5次，将数据记入表（1）中。4）计算左右两游标读数a、a 的平均值a、a ，填入表（1）中。0i0i0i0i5）利用公式a =】（厂+ a ）计算零点位置，并填入表（1）中。0 2 0 i 0 i3测量蔗糖溶液的浓度（一）（必做内容）1）将装有待测蔗糖溶液的测试管（未知浓度）放入试管筒内，试管的凸起部分朝上。2）调节望远镜
7、调焦手轮，使三分视场清晰。3）在视场中找到三分视场刚好消失并且整个视场变为较暗黄色的状态，记下左右两游标的读数a、a 反复测5次，将数据记入表（2）中。2i2i4） 计算左右两游标读数a、a 的平均值a、a ，填入表（3）中。2i2i2i2i1 7 5） 利用公式a二丁 （a -a ） + （a -a ）计算标准溶液的旋光角，并填入表（3）中。2 2 2i 0i2i0ia6）利用公式C二一专 计算待测蔗糖溶液的浓度，填入表（3）中。aLm【数据记录及处理】实验温度：表（1） 单位：度（）测量次数a0i7 a0i12345平均值零点位置测量次数a（）7a ()2i12345平均值（）旋光角（）旋光率表（2）管长（dm）: 浓度（g/mL）: 旋光率单位：（） ml / （dm g）待测蔗糖溶液的浓度（g/ml） :【注意事项】1. 测试管应轻拿轻放，小心打碎.2. 所有镜片，包括测试管两头的护片玻璃都不能用手直接揩拭，应用柔软的绒布或镜头纸揩拭.3. 只能在同一方向转动度盘手轮时读取始、末示值，决定旋光角.而不能在来回转动度盘手轮时读取 示值，以免产生回程误差.【思考题】1说明用半荫法测定旋光角比如图2 只用起偏镜和检偏镜测旋光角更准确?2根据半荫法原理，测量所用仪器的透过起偏镜和石英片的两束偏振光振动面的夹角2 ，并画出 所用方法的与图6 类似的矢量图.
