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1、物质的旋光性及其测定一、旋光的概念线偏振光在通过某些物质后，它的振动面发生了旋转，这种现象称为旋光。某 些物质具有能，使线偏振光发生旋转的性质，称为旋光性。这些具有旋光性的物质， 称为旋光物质。1811 年法国物理学家 Arago 首先发现，当线偏振光沿光轴方向在石英中传播 时，偏振光的振动面会发生旋转。大约同时，Boit在各种自然物质的蒸气和液态形态下 也看到了同样的现象，他还发现有左旋和右旋两种情况。1822年，Herschel发现石英中的 左旋和右旋是源于石英的左旋和右旋两种不同的结构。研究物质的旋光性不仅在光学有特殊 意义，在化学和生物学上也有深远的影响。影响物质旋光性的因素很多。了解
2、影响物质旋光性的因素对物质旋光性的测量 和应用是很重要的。偏振光通过某些晶体或某些物质的溶液以后，偏振光的振动面将旋转一定的角.如图 27,3所示，这个角称为.它与偏振光通过溶液的长度L和溶液中旋光性物质的 浓度C成正比，即,LC (272) m式中,称为该物质的如果L的单位用dm，浓度C定义为在1cm?溶液内溶质的 克数，m单位用g / cm?，那么旋光率，的单位为() cm?/(dm?g). m 实验表明，同一旋光物质对不同波长的光有不同的旋光率.因此，通常采用钠 黄光(589. 3nm)来测定旋光率.旋光率还与旋光物质的温度有关.如对于蔗糖水溶 液，在室温条件下温度每升高(或降低)1?,
3、其旋光率约减小(或增加)0.024cm?/(dm?g).因 此对于所测的旋光率，必须说明测量时的温度.二、旋光率的测定 实验中利用小型旋光仪测定葡萄糖的旋光率及未知溶液的浓度。实验原理书中 已有详细解释，在这我想阐述一下三分视场的形成。实验中为提高测量精度，采其原理是在起偏镜后面加一块石英晶体片，石英片和起偏镜的中部在视场中重叠，如图27 A.圉 27-5匸点匸 H 2 -fi ：? P| Jfc 3髯呵龍!H斤址网4社編 * y母侗山厉厲化人岡|右 也此九湖冋彳和5所示，将视场分为三部分.并在石英片旁边装上一定厚度的玻璃片，以补偿由于石英片的吸收而发生的光亮度变化，石英片的光轴平行于自身表面
4、并与起偏镜的偏振化方向夹一小角（称,影荫角）.由光源发出的光经过起偏镜后变成偏振光，其中一部分再经过石英片，石英是各向异性晶体，光线通过它将发生双折射.可以证明，厚度适当的石英片会使穿过它的偏振光的振动面 转过角，这样进入测试管的光是振动面间的夹角为的两2,2, 束偏振光.在图27 6中，0P表示通过起偏镜后的光矢量，而OP?则表示通过起偏镜与石英片后的,OPOP和OPOP和?在OA轴上的分量分别为.转动检偏镜时，的大小将发生变AAAA偏振光的光矢量，OA表示检偏镜的偏振化方向，OP和0P?与OA的夹角分别为B和B,化，于是从目镜中所看到的三分视场的明暗也将发生变化（见图27 6 的下半部分）
5、.图中画出OP和OP 了四种不同的情形：（1）,.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，OPOP,AA镜直接对应的两侧为亮区，三分视场很清晰.当,时，亮区与暗区的反差最大. ,/2,(2) ,.三分视场消失，整个视场为较暗的黄色. ,OPOP,AA,(3) ,.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，OPOP,AA接对应的两侧为暗区.当时，亮区与暗区的反差最大. ,/2,(4),.三分视场消失.由于此时OP和0P?在OA轴上的分量比第二种，OPOP,AA情形时大，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27
6、 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，并保持两振动面间的夹角为不变.转动检偏镜使视场再次回到图276(2)状 态，则检偏镜所转过2,的角度就是被测溶液的旋光角,.三、测量固体的旋光率光线射入透明固体，并不一定发生旋光现象。只有沿旋光物质的光轴方向入射 才会发生旋光现象。因此，测量固体旋光率，首先应确定固体的光轴方向。测量固体 旋光率，首先将固体沿其光轴方向加工成圆柱形。长度为L。然后即可按测量液体的
7、方法来测量透明固体的旋光率了。实验装置如图所示：f夕+嘟加I龜” 圜井虧4e衣itirik线二单非起半待偏检偏部眼 色偏偏荫测振偏振分睛 光振器片物面器 光偏 源 光质旋 振转 光四、物质旋光性的定性解释及应用实验书中给出了旋光现象的唯象解释：线偏振光可以看作是等强度的左旋和右 旋圆偏振光的叠加，当光在旋光介质中传播时，由于两种偏振光传播速度不同，传播 一定距离后，由于二者相位的差别，合成后的偏振光振动方向便不同于初始方向，即转过一 定角度。我上网查了一下关于旋光性的解释，发现物质的旋光性是一个非常复杂的现丿二|二? j 11 f象，需要用量子力学来处理。也有很多从不同角度来解释的。从物质结构上说旋光性来 源于分子本身或分子在晶体中排列的不对称性。如果分子本身的结构既无对称中心又无对称平面，则分子 以互为镜像的两种形态存在，分别对应右旋和左旋两种情形。晶体的旋光性既可来源于分子 排列的不对称性（无对称中心），也可来源于分子本身的不对称性。对于前 者，晶体熔化或溶解后旋光性即行消失。 物质旋光性现在被广泛应用。旋光测量用于化学、生物学等的科学研究和工业 中（量糖学）。主要用于化学结构分析和糖含量的测定。
