旋光性溶液濃度的測(cè)量13

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1、序列號(hào)13大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)論文論文題目：旋光性溶液的濃度測(cè)量課程名稱：旋光性溶液的濃度測(cè)量學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)10材加2班學(xué)號(hào)3110006886姓名黃永杭聯(lián)系方式任課教師2011年10月9日旋光性溶液濃度的測(cè)量偏振光通過某些透明物質(zhì)時(shí)，其振動(dòng)面以光的傳播方向?yàn)檩S而旋轉(zhuǎn)一定角度的現(xiàn)象，稱為旋光現(xiàn)象。能使偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)一定角度的物質(zhì)，稱為旋光物質(zhì)。許多有機(jī)化合物，如石油、葡萄糖等，都具有旋光性，這是由于其分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱而形成的。這些物質(zhì)的各種物態(tài)都存在旋光性，包括這些物質(zhì)的溶液。一些礦物（如石英、朱沙等）也有旋光性，這種旋光性是由于結(jié)晶構(gòu)造

2、而形成的，所以當(dāng)晶形消失以后，旋光性也就消失。實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)表明，旋光現(xiàn)象具有如下特性：（1）線偏振光通過不同的旋光物質(zhì)，振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的方向不同。迎著光傳播的方向看，使振動(dòng)面沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為右旋物質(zhì)，使振動(dòng)面沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為左旋物質(zhì)。（2）振動(dòng)面轉(zhuǎn)過的角度即旋光角?與晶體的厚度l成正比。對(duì)旋光性溶液，旋光角?正比于光所通過的液柱長(zhǎng)度l和溶液的濃c，即?=αlc（式中，l是液柱長(zhǎng)度，單位為m；c是溶液濃度，單位為kg/m3；α是與物質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，稱為該種物質(zhì)的旋光率，單位為o*m2/kg；?表示當(dāng)每m3溶液中含有1kg旋光物質(zhì)時(shí)，線

3、偏振光通過1m長(zhǎng)液柱后振動(dòng)面轉(zhuǎn)過的角的度數(shù)。）(3)旋光率α與溫度有關(guān)，但關(guān)系不大。對(duì)大多數(shù)物質(zhì)，溫度每升高1oC，旋光率約減小千分之幾。溫度一定時(shí)，α一般會(huì)隨著光的波長(zhǎng)的增加而減小，即不同波長(zhǎng)的線偏振光通過一定長(zhǎng)度的旋光物質(zhì)后振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度會(huì)不同，這種現(xiàn)象稱為旋光色散。實(shí)驗(yàn)方案：根據(jù)以上特性，在已知溫度、單色光波長(zhǎng)和某種物質(zhì)旋光率α的條件下，就可以借助于測(cè)定單色線偏振光通過一定長(zhǎng)度該旋光物質(zhì)的溶液后振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度?來確定旋光性溶液的濃度c。這種方法既迅速又可靠，廣泛用于工業(yè)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)裝置及其設(shè)計(jì)原理：測(cè)量物質(zhì)旋光角的裝置未旋光儀。其原理是

4、先將旋光儀中起偏鏡和檢偏鏡的通光方向調(diào)到互相正交，這是在目鏡中看到最暗的視場(chǎng)；然后裝上測(cè)試管，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏鏡，使因振動(dòng)面選裝而變亮的視場(chǎng)重新達(dá)到最暗，此時(shí)檢偏鏡的旋轉(zhuǎn)角度?即表示被測(cè)溶液的旋光角。因?yàn)槿搜酆茈y準(zhǔn)確判斷什么角位置視場(chǎng)最暗，所以用上述方法測(cè)得的?角準(zhǔn)確度有限。實(shí)際的測(cè)量使用半蔭式偏振計(jì)，這時(shí)候需要判斷的不是視場(chǎng)是否最暗而是暗視場(chǎng)各部分亮度是否一致。因?yàn)槿说难劬?duì)相鄰視場(chǎng)的微弱亮度對(duì)比很敏感，所以這種方法能提高判斷的準(zhǔn)確性。隨石英片安放的位置不同，可將視場(chǎng)分為兩部分(圖1a所示)或三部分(圖1b)，同時(shí)在石英片旁裝上一定厚度的玻璃片，補(bǔ)償

5、由石英片產(chǎn)生的光強(qiáng)變化。取石英片的光軸平行于自身表面并與起偏軸成一角度θ(僅幾度)。有光源發(fā)出的光經(jīng)起偏鏡后變成線偏振光，其中一部分光再經(jīng)過石英片(其厚度恰使在石英片內(nèi)分成e光和o光的相差為π的奇數(shù)倍，出射的合成光仍為線偏振光)，其偏振面相對(duì)與入射光的偏振面轉(zhuǎn)過了2θ，所以進(jìn)入測(cè)試管里的光是振動(dòng)面間的夾角為2θ的兩束線偏振光。　　　　圖一　　　　圖二　　在圖2中，如果以O(shè)P和OA分別表示起偏鏡和檢偏鏡，OP′表示透過石英片后偏振光的振動(dòng)方向，β表示OP與OA的夾角，β′表示OP′與OA的夾角;再以AP和AP′分別表示通過起偏鏡和檢偏鏡加石英片的

6、偏振光在檢偏鏡軸方向的分量;則由圖2可知，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏鏡時(shí)，AP和AP′的大小將發(fā)生變化，反映在從目鏡中見到的視場(chǎng)上將出現(xiàn)亮暗交替變化(圖2的下半部分)，圖中列出顯著不同的情形：　　(a)β′>β、AP>AP′通過檢偏鏡觀察時(shí)，與石英片對(duì)應(yīng)的部分為暗區(qū)，與起偏鏡對(duì)應(yīng)的部分為亮區(qū)，視場(chǎng)被分成清晰的兩(或三)部分。當(dāng)β′=π/2時(shí)，亮暗反差最大。　　(b)β′=β、AP=AP′通過檢偏鏡觀察時(shí)，視場(chǎng)中兩(或三)部分界線消失，亮度相等，較暗?！　?c)β′<β、AP　　(d)β′=β、AP=AP′通過檢偏鏡觀察時(shí)，視場(chǎng)中兩(或三)部分界線消失，亮度相等

7、，較亮。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1)調(diào)整旋光儀一、調(diào)節(jié)旋光儀的目鏡對(duì)石英片成像，使能看清楚視場(chǎng)中的3部分的分界線。二、轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏鏡，觀察并熟悉視場(chǎng)明暗變化的規(guī)律。校驗(yàn)零點(diǎn)位置，記下刻度盤上相應(yīng)的讀數(shù)?0.三、根據(jù)半蔭法原理，測(cè)量透過半蔭式起偏鏡后經(jīng)和不經(jīng)石英片的兩種偏振光振動(dòng)方向的夾角2θ.四、將溶劑注入測(cè)試管，然后裝進(jìn)旋光儀，校驗(yàn)溶劑是否無旋光現(xiàn)象。2）測(cè)定旋光性溶液的眩光率和濃度。一、由于旋光率與所用光波波長(zhǎng)、溫度以及溶液濃度均有關(guān)系，所以測(cè)定旋光率是應(yīng)對(duì)上述各量作出記錄或加以說明。二、講純凈待測(cè)物質(zhì)事先配制成不同濃度的溶液，分別注入同一長(zhǎng)度l=10

8、cm的試管內(nèi)。測(cè)出在不同濃度下的旋光角?。然后在坐標(biāo)紙上作?-c圖線，并求斜率B，由B/L算出該物質(zhì)該濃度的旋光率α。三、測(cè)出待測(cè)溶液的旋光角?-，再