文档介绍：序列号13
大学物理实验论文
论文题目: 旋光性溶液的浓度测量
课程名称: 旋光性溶液的浓度测量
学院材料与能源学院
专业班级 10材加2班
学号 3110006886
姓名黄永杭
联系方式
任课教师
2011 年 10 月 9 日
旋光性溶液浓度的测量
偏振光通过某些透明物质时,其振动面以光的传播方向为轴而旋转一定角度的现象,称为旋光现象。能使偏振光的振动面旋转一定角度的物质,称为旋光物质。许多有机化合物,如石油、葡萄糖等,都具有旋光性,这是由于其分子结构不对称而形成的。这些物质的各种物态都存在旋光性,包括这些物质的溶液。一些矿物(如石英、朱沙等)也有旋光性,这种旋光性是由于结晶构造而形成的,所以当晶形消失以后,旋光性也就消失。
实验原理:
实验表明,旋光现象具有如下特性:
(1)线偏振光通过不同的旋光物质,振动面旋转的方向不同。迎着光传播的方向看,使振动面沿顺时针旋转的物质称为右旋物质,使振动面沿逆时针方向旋转的物质称为左旋物质。
(2)振动面转过的角度即旋光角ϕ与晶体的厚度l成正比。对旋光性溶液,旋光角ϕ正比于光所通过的液柱长度l和溶液的浓c,即ϕ= αlc (式中,l是液柱长度,单位为m;c是溶液浓度,单位为kg/m3;α是与物质有关的系数,称为该种物质的旋光率,单位为o*m2/kg;ϕ表示当每m3溶液中含有 1kg旋光物质时,线偏振光通过 1m长液柱后振动面转过的角的度数。)
(3) 旋光率α与温度有关,但关系不大。对大多数物质,温度每升高 1oC,旋光率约减小千分之几。温度一定时,α一般会随着光的波长的增加而减小,即不同波长的线偏振光通过一定长度的旋光物质后振动面旋转的角度会不同,这种现象称为旋光色散。
实验方案:
根据以上特性,在已知温度、单色光波长和某种物质旋光率α的条件下,就可以借助于测定单色线偏振光通过一定长度该旋光物质的溶液后振动面旋转的角度ϕ来确定旋光性溶液的浓度c。这种方法既迅速又可靠,广泛用于工业测量。
实验装置及其设计原理:
测量物质旋光角的装置未旋光仪。其原理是先将旋光仪中起偏镜和检偏镜的通光方向调到互相正交,这是在目镜中看到最暗的视场;然后装上测试管,转动检偏镜,使因振动面选装而变亮的视场重新达到最暗,此时检偏镜的旋转角度ϕ即表示被测溶液的旋光角。
因为人眼很难准确判断什么角位置视场最暗,所以用上述方法测得的ϕ角准确度有限。实际的测量使用半荫式偏振计,这时候需要判断的不是视场是否最暗而是暗视场各部分亮度是否一致。因为人的眼睛对相邻视场的微弱亮度对比很敏感,所以这种方法能提高判断的准确性。
随石英片安放的位置不同,可将视场分为两部分(图1a所示)或三部分(图1b),同时在石英片旁装上一定厚度的玻璃片,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面并与起偏轴成一角度θ(仅几度)。有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(其厚度恰使在石英片内分成e光和o光的相差为
π的奇数倍,出射的合成光仍为线偏振光),其偏振面相对与入射光的偏振面转过了2θ,所以进入测试管里的光是振动面间的夹角为2θ的两束线偏振光。
图一
图二
在图 2 中,如果以OP 和OA分别表示起偏镜和检