1、實驗十五 用旋光儀測糖溶液得濃度實驗內容1. 觀察線偏振光通過旋光物質所發生得旋光現象。2. 學習旋光儀得使用方法 ,用旋光儀測定糖溶液得濃度。教學要求1 熟悉光得偏振得基本規律。2 了解旋光物質得旋光性質。實驗器材WXG4 小型旋光儀 ,燒杯 ,蔗糖,蒸餾水。光就是電磁波 ,它得電場與磁場矢量互相垂直 ,且又垂直于光得傳播方向。 通常用電矢 量代表光矢量 ,并將光矢量與光得傳播方向所構成得平面稱為振動面。在傳播方向垂直得 平面內 ,光矢量可能有各種各樣得振動狀態 ,被稱為光得偏振態。 若光得矢量方向就是任意 得 ,且各方向上光矢量大小得時間平均值就是相等得,這種光稱為自然光。 若光矢量可以采

2、取任何方向 ,但不同得方向其振幅不同 ,某一方向振動得振幅最強 ,而與該方向垂直得方向 振動最弱 ,則稱為部分偏振光。 若光矢量得方向始終不變 ,只就是它得振幅隨位相改變 ,光矢 量得末端軌跡就是一條直線 ,則稱為線偏振光。當線偏振光通過某些透明物質（例如糖溶液 ） 后,偏振光得振動面將以光得傳播方向為軸線旋轉一定角度，這種現象稱為旋光現象。旋轉得角度0稱為旋光度。能使其振動面 旋轉得物質稱為旋光性物質。 旋光性物質不僅限于像糖溶液、 松節油等液體 ,還包括石英、 朱砂等具有旋光性質得固體。不同得旋光性物質可使偏振光得振動面向不同方向旋轉。 若面對光源 ，使振動面順時針旋轉得物質稱為右旋物質;

3、使振動面逆時針旋轉得物質稱為左旋物質。偏振光在國防、科研與生產中有著廣泛應用:海防前線用于了望得偏光望遠鏡，立體電影中得偏光眼鏡 ，分析化學與工業中用得偏振計與量糖計都與偏振光有關。激光光源就 是最強得偏振光源 ，高能物理中同步加速器就是最好得X 射線偏振源。 隨著新概念得飛躍發展 ，偏振光成為研究光學晶體、表面物理得重要手段。實驗原理實驗證明 ，對某一旋光溶液 ，當入射光得波長給定時 ，旋光度 0 與偏振光通過溶液得長 度 l 與溶液得濃度 c 成正比 ，即（151）式中旋光度 0 得單位為“度” ，偏振光通過溶液得長度 l 得單位為 dm ，溶液濃度得單 位為。為該物質得比旋光度 ，它在數

4、值上等于偏振光通過單位長度（dm）、單位濃度得溶液后引起得振動面得旋轉角度。其單位為度ml dm 1g -。由于測量時得溫度及所用波長對物質得比旋光度都有影響 ，因而應當標明測量比旋光度時所用波長及測量時得溫度。例如=66、5° ,它表明在測量溫度為50°C,所用光源得波長為 5893時,該旋光物質得比旋光度為 66、 50。若已知某溶液得比旋光度，且測出溶液試管得長度I與旋光度0，可根據式151求出 待測溶液得濃度 ,即(152)通 常 溶 液 得 濃 度 用 100mI 溶 液 中 得 溶 質 克 數 來 表 示 , 此 時 上 式 改 寫 成(153)在糖溶液濃度已知

5、得情況下,測出溶液試管得長度I 與旋光度 0 ,就可以計算出該溶液比旋光度 ,即(154)操作步驟1 、調整旋光儀(1) 接通電源 ,開啟電源開關 ,約五分鐘后 ,鈉光燈發光正常 ,便可使用。(2) 調節旋光儀調焦手輪 ,使其能觀察到清晰得三分視場。(3) 轉動檢偏鏡 ,觀察并熟悉視場明暗變化得規律,掌握零度視場得特點就是測量旋光度得關鍵。零度視場即三分視界線消失,三部分亮度相等 ,且視場較暗。(4) 檢查儀器零位就是否正確。 在試管未放入儀器前 ,掌握雙游標得讀法 ,觀察零度視場得位置與零位就是否一致。若不一致,說明儀器有零位誤差 ,記下此時讀數。重復測定零位誤差三次 ,取其平均值。注意應在

6、讀數中減去(有正負之分 )。2、測定旋光溶液得比旋光度(1) 實驗室事先將制備好得標準溶液注滿試管。(2) 將試管放入旋光儀得槽中,轉動度盤 ,再次觀察到零度視場時,讀取 ,重復三次求出平均值。算出旋光度。(3) 將 0、 I、c 代入式 154,計算出標準溶液得比旋光度。并注意標明測量時所用得波 長與測量時得溫度。3、測量糖溶液得濃度將長度已知 ,性質與標準溶液相同 ,而溶液濃度未知得溶液試管 ,放入旋光儀中 ,測量其 旋光度 0。將測得得旋光度 0、溶液試管長度 I 與前面測出得比旋光度代入式 153,求出 該溶液得濃度 c。注意事項1. 溶液注滿試管 ,旋上螺帽 ,兩端不能有氣泡 ,螺帽

7、不宜太緊 ,以免玻璃窗受力而發生雙 折射 ,引起誤差。2. 試管兩端均應擦干凈方可放入旋光儀。3. 在測量中應維持溶液溫度不變。4試管中溶液不應有沉淀，否則應更換溶液。 問題討論1測量糖溶液濃度得基本原理 ？2什么叫左旋物質與右旋物質 ？如何判斷？ 附錄一、 WXG4小型旋光儀WXG4小型旋光儀光路如圖 151所示。152所示。首先將起偏，然后裝上待測旋光溶液得試管 為此調節檢偏鏡 雨次使視場調至最暗，這時檢偏鏡所轉過 I /A.物質得旋光性測量得簡單原理如圖 調到正交，我們觀察到視場最暗。 轉，視場變亮 液得旋光度。12P與檢偏鏡得偏振化方向 因旋光溶液得振動面得旋 鏡所轉過得角度，即為待測

8、溶11。為此該旋準確地判斷視場就是否全暗光儀采用了三分視場得方法來測量旋光溶液得旋光度。從旋光儀目鏡中觀察到得視場分 當轉動檢偏鏡時，中間部分與兩引起測為三個部分2，邊部分將出現明暗交替變化。丨.曲得旋圖性測量簡三分視界消失，視6 ,中間部分與兩邊部分得亮度不同。9圖153中列出四種典型情況，即(a)中央為暗區，兩邊為亮區;(b)圖儀 得光學系統、亠鏡I暗濾色鏡1三分視偏鏡備、，視場較亮7、器；11、丁較目鏡組；10、曰由于使零度間為暗區了變化，只有將檢偏鏡轉過相同得示得視場光液得試管后爭位置作為刻度盤溶液得旋光得角度亠嚴 三分視值可失由刻度盤與角標亮區 ，整個儀器得光學系統以 50°，使線偏振光得扌 才能再次瞧 百區出。安裝在基座上所以常取圖153(b)所 ，故稱該視場為零度視場。定角度所示得視場,視界消視場較亮 、光源用d) 50W鈉光燈，這個角邊為亮區旋光度ill為了操作方便波長為5893A。檢偏鏡與刻轉動檢偏鏡時起目鏡中用手論暗變化細轉動。本旋光儀采用得就 是雙游標讀數，以消除刻度盤得中心偏差。刻度盤分度360格，每格1°，游標分20格，它與刻度盤19格等長，故儀器得精密度為0、05 °。、附表123(度)左右左右左右(1