旋光性溶液濃度的測量13

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1、序列號13大學(xué)物理實驗論文論文題目：旋光性溶液的濃度測量課程名稱：旋光性溶液的濃度測量學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級10材加2班學(xué)號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量偏振光通過某些透明物質(zhì)時，其振動面以光的傳播方向為軸而旋轉(zhuǎn)一定角度的現(xiàn)象，稱為旋光現(xiàn)象。能使偏振光的振動面旋轉(zhuǎn)一定角度的物質(zhì)，稱為旋光物質(zhì)。許多有機化合物，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。實驗原理：實驗表明，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)，振動面旋轉(zhuǎn)的方向不同。迎著光傳播的方向看，使振動面沿順時針旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為右旋物質(zhì)，使振動面沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)稱為左旋物質(zhì)。（2）振動面轉(zhuǎn)過的角度即旋光角?與晶體的厚度l成正比。對旋光性溶液，旋光角?正比于光所通過的液柱長度l和溶液的濃c，即?=αlc（式中，l是液柱長度，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，線

3、偏振光通過1m長液柱后振動面轉(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，α一般會隨著光的波長的增加而減小，即不同波長的線偏振光通過一定長度的旋光物質(zhì)后振動面旋轉(zhuǎn)的角度會不同，這種現(xiàn)象稱為旋光色散。實驗方案：根據(jù)以上特性，在已知溫度、單色光波長和某種物質(zhì)旋光率α的條件下，就可以借助于測定單色線偏振光通過一定長度該旋光物質(zhì)的溶液后振動面旋轉(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)測量。實驗裝置及其設(shè)計原理：測量物質(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；然后裝上測試管，轉(zhuǎn)動檢偏鏡，使因振動面選裝而變亮的視場重新達(dá)到最暗，此時檢偏鏡的旋轉(zhuǎn)角度?即表示被測溶液的旋光角。因為人眼很難準(zhǔn)確判斷什么角位置視場最暗，所以用上述方法測得的?角準(zhǔn)確度有限。實際的測量使用半蔭式偏振計，這時候需要判斷的不是視場是否最暗而是暗視場各部分亮度是否一致。因為人的眼睛對相鄰視場的微弱亮度對比很敏感，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，可將視場分為兩部分(圖1a所示)或三部分(圖1b)，同時在石英片旁裝上一定厚度的玻璃片，補償

5、由石英片產(chǎn)生的光強變化。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)，其偏振面相對與入射光的偏振面轉(zhuǎn)過了2θ，所以進(jìn)入測試管里的光是振動面間的夾角為2θ的兩束線偏振光?！　　　D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)動檢偏鏡時，AP和AP′的大小將發(fā)生變化，反映在從目鏡中見到的視場上將出現(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，與石英片對應(yīng)的部分為暗區(qū)，與起偏鏡對應(yīng)的部分為亮區(qū)，視場被分成清晰的兩(或三)部分。當(dāng)β′=π/2時，亮暗反差最大?！　?b)β′=β、AP=AP′通過檢偏鏡觀察時，視場中兩(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，視場中兩(或三)部分界線消失，亮度相等

7、，較亮。實驗內(nèi)容與步驟：1)調(diào)整旋光儀一、調(diào)節(jié)旋光儀的目鏡對石英片成像，使能看清楚視場中的3部分的分界線。二、轉(zhuǎn)動檢偏鏡，觀察并熟悉視場明暗變化的規(guī)律。校驗零點位置，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方向的夾角2θ.四、將溶劑注入測試管，然后裝進(jìn)旋光儀，校驗溶劑是否無旋光現(xiàn)象。2）測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、溫度以及溶液濃度均有關(guān)系，所以測定旋光率是應(yīng)對上述各量作出記錄或加以說明。二、講純凈待測物質(zhì)事先配制成不同濃度的溶液，分別注入同一長度l=10

8、cm的試管內(nèi)。測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、測出待測溶液的旋光角?-，再