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用旋光仪测旋光性溶液的旋光率和浓度 ［实验目的］ 观察线偏振光通过旋光物质的旋光现象 学习用旋光仪测旋光性溶液的旋光率和浓度 ［实验原理］ 如图所示，线偏振光通过某些物质的溶液（特别是含有不对称碳原子物质的溶液，如蔗 糖溶液）后，线偏振光的振动而将旋转一定的角度仞这种现象称为旋光现象。旋转的角度 ? ? ? ? （P称为旋转角或旋光度。它与偏振光通过的溶液长度I和溶液中旋光性物质的浓度C成正 比， 即 p=ac/ 式中，a称该物质的旋光率，它在数值上等于偏振光通过单位长度（1分米）、单位浓度（1克/ 亳升）的溶液后引起振动而旋转的角度。c用克/亳升表示，/用分米表示。 起偏器 检偏器 光源氓图1-1 光源氓 图1-1观测偏振光的振动血旋转的实验廉理图 实验表明，同以旋光物质对不同波长的光有不同的旋光率：在一龙温度下，它的旋光率 与入射光波长入的平方成反比，这个现象称为旋光色散。本实验我们采用钠黄线的D线（入 =589.3纳米）来测泄旋光率。 若已知待测旋光性溶液的浓度C和液柱的长度/.测出旋光度0就可由上式计算出其旋光 率。显然，在液柱的长度/不变时，依次改变浓度C,测出相应的旋光度0然后画岀0?C 曲线一旋光曲线，利用最小二乘法处理数据，求出旋光率a。理论上，温度在14。?30弋 时，蔗糖的旋光率为：al=（66.412+0.01267c-0.000376c2）［ 1 -0.00037（1-20）］。 利用求出的旋光率，测出旋光性溶液的旋光度，可确龙溶液中所含旋光物质的浓度。 ［装置介绍］1—光源：3-滤光片;5—石英片: ［装置介绍］ 1—光源： 3-滤光片; 5—石英片: 7—检偏镜: 9 一刻度盘: 2—会聚透镜： 4 一起偏镜： 6—测试管： 8—望远镜物镜; 10—望远镜目镜; 图2-1旋光仪示总图 PAGE PAGE # 测虽物质旋光度的装置称为旋光仪，其结构如图2—1所示。测量时，先将旋光仪中起 偏镜（4）和检偏镜（7）的偏振轴调到相互正交，这时在目镜（10）中看到最暗的视场：然 后装上测试管（6）,转动检偏镜，使因振动而旋转而变亮的视场重新达到最暗，此时检偏镜 的旋转角度即表示被测溶液的旋光度。 因为人的眼睛难以准确地判断视场是否最暗，故多采用半荫法，用比较视场中相邻两 光束的强度是否相同来确左旋光度。具体装巻见图3-1 o在起偏镜后在加一石英晶体片， 此石英片和起偏镜的一部分在视场中重叠。随石英片安放位置的不同，可将视场分为两部分 ［图3—1 （a）］或者三部分［图3—1 （b）］。同时在石英片旁装上一泄厚度的玻璃片，以补偿 由石英片产生的光强变化。取石英片的光轴平行于自身表而并与起偏镜的偏振轴成一角度 （仅几度）。由光源发出的光经起偏镜后变成线偏振光，其中一部分光再经过石英片（其厚 度恰使在仃英片内分成的0光和。光的位相差为兀的奇数倍，岀射的合成光仍为线偏振光）, 其振动而相对于入射光的偏振而转过了 20 , 其振动而相对于入射光的偏振而转过了 20 , 的两束线偏振光。 所以进入测试管的光是振动而间的夹角为2 起偏镜石英片（a）两分视场的乡、\f 起偏镜 石英片 （a）两分视场的 乡 、 \ f / /, /// / 、 ? 起偏犍 石英片 （b）三分视场的 图3—1石英片的两种安装方式 在图3-2中，如果以OP和Q4分别表示起偏镜和检偏镜的偏振轴，OP表示透过石 英片后偏振光的振动方向，0表示OP与Q4的夹角，0’表示OP与OA的夹角：再以Ap 和分别表示通过起偏镜和起偏镜加石英片的偏振光在检偏镜偏振轴方向的分量：则由图 3—2可知，当转动检偏镜时，4卩和的大小将发生变化，反映在从目镜中见到的视场上 将岀现亮暗的交替变化（见图3-2的下半部）。图中列出了四种显著不同的情形： （a） 0〉0.Ap〉A；,通过检偏镜观察时，与石英片对应的部分为暗区，与起偏镜对应 的部分为亮区，视场被分为淸晰的两（或三）部分。当0 = %时，亮暗的反差最大。 （b） 0 = 0,Ap=A；,故通过检偏镜观察时，视场中两（或三）部分界线消失，亮 度相等，较暗。 （c） 0〉0,A；〉Ap,视场又被分为两（或三）部分，与石英片对应的部分为亮区，与 起偏镜对应的部分为暗区。当卩=% 时，亮暗的反差最大。 （d） 0 = 0 Ap=A「视场中两（或三）部分界线消失，亮度相等，较亮。 PAGE PAGE # 由于在亮度不太强的情况下，人眼辨别亮度微小差别的能力较大，所以常取图3-2 （b） 所示的视场作为参考视场，并将此时检偏镜的偏振轴所指的位苣取作刻度盘的零点。 在旋光仪中放上测试管后，透过起偏镜和石英片的两朿偏振光均通过测试管，它们的 振动而转过相同的角度0,并保持两振动面间的夹角2不变。如果转动检偏镜，使