大学物理（精品本科）6用旋光仪测定旋光溶液的浓度提问

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1、用旋光仪测定旋光溶液的浓度一、实验目的1.观察线偏振光通过旋光物质时的旋光现象。2.了解旋光仪的结构和原理。3.学习用旋光仪测量旋光溶液的浓度。二、实验仪器旋光仪，测试管，恒温槽，50mL容量瓶（三个），50mL烧杯（三个），25mL量筒，玻棒，蔗糖（AR）,果糖（AR）,葡萄糖（AR）,蒸憾水等。三、实验原理1•旋光现象如图1所示，线偏振光通过某些物质（如蔗糖溶液）后，偏振光的振动方向将旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。具有旋光现象的物质称为旋光性物质。旋转的角度0称为旋转角或旋光角，它与偏振光通过的溶液长度L和旋光溶液的浓度c成正比。即（p=aLc（1）2式中a称为该物质的

2、旋光率。若厶用cm表示。C用g/ml表示，则G在数值上等于偏振光通过单位长度（lcm）单位浓度（lg/ml）的溶液后引起振动面q旋转的角度。、实验表明，同一旋光物质对不同波长的光有一不同的旋光率•在一定的温度下，旋光率与入射图1偏振光振动面的旋转1・检偏器2•旋光溶液试管3.起偏器4.光源光的波长的平方成反比，这个现象称为旋光色散。考虑到这一情况，通常釆用纳黄光（2=589.3n】m来测定旋光率。aL1•底座；2・度盘调节手轮：3・刻度盘：4.廿镜；5.度盘游标:2.6・物镜；7•检偏片；8.测试管；9•石英片；10・起偏片；3.11.会聚透镜；12・钠光灯光源根据公式（1）可知：

3、如果已知溶液的浓度通过测出厶及0,则可求出该溶液的旋光率G；反之,如果己知溶液的旋光率Q,也可通过测量厶及0,然后求出溶液中所含旋光物质的浓度c：2.仪器结构图2为本实验所用的旋光仪的外形结构。为了避有左右两个游标，测量时两个游标都读数，取其平免刻度盘的偏心差，在游标盘上相隔180度对称地装均值。刻度盘的读数原理与游标卡尺相同。3.三荫板检偏装置由于人们的眼睛很难准确地判断视场是否全暗，因而会引起测量误差，为此旋光仪釆用了三荫板的方法来测量旋光溶液的旋光度。三荫板的原理是在起偏器后面加一块石英晶体片，石英片和起偏器的中部在视场中重叠，将视场分为三部分。从旋光仪目镜中观察到的视场分为

4、三个部分，一般情况下，中间部分和两边部分的亮度不同。当转动检偏镜时，中间部分和两边部分将出现明暗交替变化。图3-16-3中列出四种典型情况，即（a）中央为暗区，两边为亮区；⑹三分视界消失，视场较暗称零视场；（c）中间为亮区，两边为暗区；（d）三分视界消失，视场较亮。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，所以常取零视场为参考视场。将装有一定浓度的某种溶液的试管放入旋光仪后，由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场便发生了变化，转动度盘调节手轮，使再次出现亮度一致的零度视场，这时检偏片转过的角度就是溶液的旋光度，从视窗中的读数可求出其数值。读数装置由

5、刻度盘和游标盘组成，其中刻度盘与检偏片连为一体，并在度盘调节手轮的驱动下可转动。（a）（a）》或〈冬度视场＜b）（b）冬度视场图3三分视场的变化（C）3）＜或＞冬度视场四、实验内容1.操作步骤（1）接通电源并开启仪器电源开关，约5分钟后钠光灯发光正常，就可以开始工作。（2）调节旋光仪的目镜，使视场中明暗区域分界线十分清晰；转动检偏器，观察并熟悉视场明暗变化的规律。（3）熟悉角游标尺的读数方法，记录最大仪器误差。（4）检查仪器零位是否准确，即在仪器未放试管时，将旋光仪调到图3（b）所示的状态（零视场）。此时，检偏器的偏振化方向与起偏器的偏振化方向垂直，看到视场明暗两部分亮度均匀且最暗

6、。记下刻度盘上左右两游标窗口上的相应读数，作为零位读数（初读数）；记录此时刻度盘的读数观和〃（），读数方法与游标卡尺相同。（5）将盛满己知浓度（或未知浓度）糖溶液的试管依次放入仪器内，因线偏振光经旋光溶液的振动面的旋转，视场变化，观察到零视场消失，重新调节手轮3检偏器，再次调至零视场。如图3・16・3（b）所示的状态，从刻度盘上左右窗口记下相应的读数A和（A-4）和均为检偏器所转过的角度即为待测溶液的旋光角0，计算公式如下。重复以上测量5次。（P=——2（6）由偏振光被旋转的方向确定物质的旋光性（左旋还是右旋）。（7）利用已知的浓度和测出的旋转角作图，确定糖溶液的旋光率。（8）从所

7、作的曲线上查找出待测糖溶液的浓度。（9）如已知溶液的旋光率，可根据（2）计算出浓度。【注意事项】1•溶液应装满试管，不能有气泡。如果试管中有气泡，应使气泡处于试管凸起处，一定不能使气泡处在光路中。1.试管和试管两端透明窗均应擦净才可装入旋光仪。2.操作中注意将试管放妥，避免将其摔辟。4•仪器电源不要反复连续地开关，若钠光灯熄灭，需停几分钟后再打开。五、数据与处理按本实验后附的大学物理实验报告中的要求去做。六、思考题1.蔗糖、葡萄糖、果糖的旋光性有何不同？2.管中有气泡