旋光性溶液濃度的測量課件

旋光性溶液濃度的測量龍長才一、開篇設(shè)問1、什么是偏振光？2、什么是旋光現(xiàn)象？3、如何觀測和檢測旋光？4、旋光效應(yīng)有何應(yīng)用？偏振電磁波、聲波是橫波，它們的（電、磁、機(jī)械）振動方向與傳播方向垂直，光波是一種電磁波，也是橫波。單一的橫波其振動有一個明確的方向，這種現(xiàn)象稱為偏振，這個方向稱為偏振方向。傳播方向傳播方向振動方向振動方向偏振光在一束自然光的傳播路徑上加上起偏器后，只有那些振動方向與起偏方向相同的光能很好地通過。通過起偏器后的光有單一的振動方向，稱為偏振光。傳播方向自然光振動方向振動方向偏振光起偏器二、背景介紹1911年，法國物理學(xué)家阿喇果（D.F.JArago）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)偏振光通過石英晶體時，它的振動面會繞光的傳播方向轉(zhuǎn)過一定的角度。隨后（1815年），法國物理學(xué)家畢奧（Jean-BaptisteBiot

）在酒石酸中發(fā)現(xiàn)相同的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫旋光效應(yīng)。

旋光效應(yīng)引起人們極大興趣，近200年來，圍繞產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的原因、機(jī)理，科學(xué)家們的探索，有力地推動了對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，與此同時，旋光現(xiàn)象也在化學(xué)、化工、物理、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有了大量應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)就是要應(yīng)用旋光效應(yīng)，測旋光物質(zhì)的濃度。三、實(shí)驗(yàn)原理偏振光通過旋光物質(zhì)后，偏振面會發(fā)生旋轉(zhuǎn)振動方向振動方向振動方向二、實(shí)驗(yàn)原理振面旋轉(zhuǎn)的角度Φ與旋光性物質(zhì)的溫度t、濃度c，以及光在該物質(zhì)中的行程?有關(guān)?。振動方向振動方向振動方向Φ?Φ=α?cα稱為旋光率，與溫度有關(guān)透明旋光物質(zhì)光在旋光物質(zhì)中的行程振動面旋轉(zhuǎn)的角度測量系統(tǒng)準(zhǔn)直旋光物質(zhì)起偏器檢偏器光源準(zhǔn)直系統(tǒng)旋光物質(zhì)偏振方向檢測旋轉(zhuǎn)角度讀出偏振方向檢測旋轉(zhuǎn)角度讀出系統(tǒng)準(zhǔn)置系統(tǒng)：將來自光源的發(fā)散光準(zhǔn)直為平行光，以保證有足夠的光能和穩(wěn)定的光束通過后續(xù)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)參見《平行光管實(shí)驗(yàn)》起偏器：將準(zhǔn)直的非偏振光變成偏振光。旋光物質(zhì)：長度已知的透明旋光物質(zhì)樣本。檢偏器：其實(shí)是另一個檢偏器，當(dāng)偏振光的偏振方向與其起偏方向垂直時，完全沒有光通過，而平行時有最大的光能通過。因此旋轉(zhuǎn)檢偏器，從輸出光的亮度的大小可判斷透過旋光物質(zhì)后，光的偏振方向。偏振方向判斷與角度讀出系統(tǒng)：考慮視覺特征，采用半蔭片技術(shù)檢測偏振方向，采用游標(biāo)技術(shù)讀取十分之一度以下角度，采用對稱雙游標(biāo)，以消除角度讀數(shù)盤偏心誤差半蔭片技術(shù)由于視覺在暗視場中對明暗分界線最敏感，在視場有最小亮度時觀察是否有分界線來判斷偏振方向成為首選。在亮視場中觀察對不同亮度分界線不敏感在暗視場中觀察對不同亮度分界線更敏感四、實(shí)驗(yàn)儀器1.光源2.會聚透鏡3.濾光片4.偏光片5.中央石英片和兩旁玻璃補(bǔ)償片6.測試管7.檢偏鏡8.望遠(yuǎn)鏡物鏡9.刻度盤10.望遠(yuǎn)鏡目鏡四、實(shí)驗(yàn)儀器有游標(biāo)的刻度盤測試管望遠(yuǎn)鏡目鏡刻度盤轉(zhuǎn)動手輪五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、利用濃度已知的糖溶液，測糖的旋光率α。2、利用糖的濃度與偏振光旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，測糖的濃度c

。操作步驟1、旋光儀接220v交流電源，開啟后預(yù)熱5分鐘，待納光燈正常發(fā)光。2、校驗(yàn)零點(diǎn)位置。在沒有放測試標(biāo)本試管時，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦手輪，使三分視場清晰。調(diào)節(jié)刻度盤轉(zhuǎn)動手輪，使視場亮度一致（為全暗視場）。從刻度盤的兩個游標(biāo)上讀數(shù)，將讀數(shù)相加除以2作為測量的結(jié)果。反復(fù)測量3次取平均質(zhì)，確定零位誤差數(shù)值，對以后的測量值進(jìn)行校正。3、放入濃度已知的糖溶液試管，測定糖的旋光率，反復(fù)測6次。4、放入濃度未知的糖溶液試管，測量6組數(shù)據(jù)，計(jì)算溶液的濃度，估算不確定度，寫出結(jié)果表達(dá)。數(shù)據(jù)處理1．?dāng)?shù)據(jù)

1234560.30.20.10.400.31616.61716.917.217.319.319.718.618.418.719無試管Φ0已知Φ1未知Φ2次數(shù)=0.21度=16.83度=18.95度六、設(shè)計(jì)案例準(zhǔn)直旋光物質(zhì)起偏器檢偏器光源準(zhǔn)直系統(tǒng)旋光物質(zhì)偏振方向檢測旋轉(zhuǎn)角度讀出偏振方向檢測旋轉(zhuǎn)角度讀出系統(tǒng)偏振方向判斷與角度讀出系統(tǒng)：考慮視覺特征，采用半蔭片技術(shù)檢測偏振方向，采用游標(biāo)技術(shù)讀取十分之一度以下角度，采用對稱雙游標(biāo)，以消除角度讀數(shù)盤偏心誤差七、最新進(jìn)展機(jī)理：旋光性介質(zhì)具有角動量，光也具有角動量。當(dāng)光通過該透明介質(zhì)時，可以得到部分介質(zhì)的角動量而使光的轉(zhuǎn)動動能增加。

在有機(jī)物之中的旋光效應(yīng)可以理解為，具有手性碳原子的化合物其角動量才可以使光的轉(zhuǎn)動動能增加，使其光軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)。八、相關(guān)文獻(xiàn)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》熊永紅等主