文档介绍：“旋光效应”实验课教案
一、背景知识
1911年,阿喇果(D. F. JArago)发现,当线偏振光通过某些透明物质时,它的振动面将会绕光的传播方向转过一定的角度。这种现象就叫旋光效应,光的振动面转过的角度称为旋光度,使光的振动面产生旋转的物质叫做旋光物质(进一步地,迎着光的传播方向看,使光的振动面顺时针转动的物质叫右旋物质,反之则为左旋物质)。常见的旋光物质有:石英、朱砂、酒石酸、食糖溶液、松节油等。利用旋光仪可以测定这些物质的比重、纯度或浓度。
二、实验目的
1、了解旋光仪设计原理。
2、学会用旋光仪测糖溶液的旋光率及浓度。
三、教学方式
   教师讲解与教学互动相结合。旋光效应和牛顿环实验的讲解各占15分钟左右,剩余的120分钟学生独立做这两个实验,详细记录实验数据;课后认真独立完成和提交实验报告。
四、实验器材
旋光仪,已知浓度的糖溶液样品三管,未知浓度的糖溶液一管。
五、实验原理
对于晶体一类的旋光物质,旋光度Q与光所透过的晶体厚度成正比;若为溶液,则正比于溶液在玻璃管中的长度L和溶液的浓度C:
Q=αCL.                                                        (1)
式中的比例系数α称为旋光率,其含义为当L=10cm, c=1g/cm3时光振动方向转过的角度(对糖溶液而言,α与入射光波长λ及温度T有关,对某些物质还与物质的浓度有关)。实验采用钠灯作为光源,实验过程中通常温度变化很小,可以忽略。玻璃管长度L已知,转角Q需要测量出来,这样,根据已知浓度C即可算出旋光率α,再根据已知的α即可测定未知糖溶液浓度C。
本实验采用的仪器为旋光仪,它的主要结构如图1 所示。
      
 
其中,起偏镜4和检偏镜7由透明的尼科耳棱镜制成;钠黄光经聚光镜3和起偏镜4后成为与尼科耳棱镜透振方向平行的线偏振光。半影片5两侧是透明玻璃,中间为由石英制成的对钠黄光的λ/2波片,三者粘在一起形成平面圆片(如图2所示),以产生三分视场(石英片两侧配以一定厚度的玻璃片,目的之一是为补偿因石英片吸收引起的光强差别)。于是,线偏振光分别经石英晶体和两侧玻璃后成为夹角为2θ(θ为λ/2波片的快轴与起偏镜透振方向之间的夹角)的两束线偏振光,如图3中P石英和P玻璃所示。在未放入糖溶液试管情况下,随着检偏器的转动,目镜中将看到的三分视场的变化如图3所示,(a):中部暗、两侧较亮,视场分界线清晰;(b):三分视场的界线消失,全视场为很暗的黄色;(c):中部较亮、两侧很暗,视场分界线清晰;(d):三分视场的界线消失,整个视场呈亮黄色。
由于人眼判断两个区域的暗度是否相同比判断亮度是否相同要灵敏得多。因此,在未放入待测物质时,应将检偏器透光方向转向图3(b)中“P检”所示位置,并记下该位置所对应的刻度盘零位读数。
将糖溶液试管放入试管筒。此时,由半影片出射的两束线偏振光的夹角虽然仍为2θ,但通过