旋光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

“旋光效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)課教案一、背景知識(shí)1911年，阿喇果（D.F.JArago）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)線(xiàn)偏振光通過(guò)某些透明物質(zhì)時(shí)，它的振動(dòng)面將會(huì)繞光的傳播方向轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。這種現(xiàn)象就叫旋光效應(yīng)，光的振動(dòng)面轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)為旋光度，使光的振動(dòng)面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)叫做旋光物質(zhì)（進(jìn)一步地，迎著光的傳播方向看，使光的振動(dòng)面順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的物質(zhì)叫右旋物質(zhì)，反之則為左旋物質(zhì)）。常見(jiàn)的旋光物質(zhì)有：石英、朱砂、酒石酸、食糖溶液、松節(jié)油等。利用旋光儀可以測(cè)定這些物質(zhì)的比重、純度或濃度。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解旋光儀設(shè)計(jì)原理。2、學(xué)會(huì)用旋光儀測(cè)糖溶液的旋光率及濃度。三、教學(xué)方式

教師講解與教學(xué)互動(dòng)相結(jié)合。旋光效應(yīng)和牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的講解各占15分鐘左右，剩余的120分鐘學(xué)生獨(dú)立做這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；課后認(rèn)真獨(dú)立完成和提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

四、實(shí)驗(yàn)器材旋光儀，已知濃度的糖溶液樣品三管，未知濃度的糖溶液一管。五、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于晶體一類(lèi)的旋光物質(zhì)，旋光度Q與光所透過(guò)的晶體厚度成正比；若為溶液，則正比于溶液在玻璃管中的長(zhǎng)度L和溶液的濃度C：Q=αCL.

（1）式中的比例系數(shù)α稱(chēng)為旋光率，其含義為當(dāng)L=10cm,c=1g/cm3時(shí)光振動(dòng)方向轉(zhuǎn)過(guò)的角度（對(duì)糖溶液而言，α與入射光波長(zhǎng)λ及溫度T有關(guān)，對(duì)某些物質(zhì)還與物質(zhì)的濃度有關(guān)）。實(shí)驗(yàn)采用鈉燈作為光源，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通常溫度變化很小，可以忽略。玻璃管長(zhǎng)度L已知，轉(zhuǎn)角Q需要測(cè)量出來(lái)，這樣，根據(jù)已知濃度C即可算出旋光率α，再根據(jù)已知的α即可測(cè)定未知糖溶液濃度C。本實(shí)驗(yàn)采用的儀器為旋光儀，它的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，起偏鏡4和檢偏鏡7由透明的尼科耳棱鏡制成；鈉黃光經(jīng)聚光鏡3和起偏鏡4后成為與尼科耳棱鏡透振方向平行的線(xiàn)偏振光。半影片5兩側(cè)是透明玻璃，中間為由石英制成的對(duì)鈉黃光的λ/2波片，三者粘在一起形成平面圓片（如圖2所示），以產(chǎn)生三分視場(chǎng)（石英片兩側(cè)配以一定厚度的玻璃片，目的之一是為補(bǔ)償因石英片吸收引起的光強(qiáng)差別）。于是，線(xiàn)偏振光分別經(jīng)石英晶體和兩側(cè)玻璃后成為夾角為2θ（θ為λ/2波片的快軸與起偏鏡透振方向之間的夾角）的兩束線(xiàn)偏振光，如圖3中P石英和P玻璃所示。在未放入糖溶液試管情況下，隨著檢偏器的轉(zhuǎn)動(dòng)，目鏡中將看到的三分視場(chǎng)的變化如圖3所示，（a）：中部暗、兩側(cè)較亮，視場(chǎng)分界線(xiàn)清晰；（b）：三分視場(chǎng)的界線(xiàn)消失，全視場(chǎng)為很暗的黃色；（c）：中部較亮、兩側(cè)很暗，視場(chǎng)分界線(xiàn)清晰；（d）：三分視場(chǎng)的界線(xiàn)消失，整個(gè)視場(chǎng)呈亮黃色。由于人眼判斷兩個(gè)區(qū)域的暗度是否相同比判斷亮度是否相同要靈敏得多。因此，在未放入待測(cè)物質(zhì)時(shí)，應(yīng)將檢偏器透光方向轉(zhuǎn)向圖3（b）中“P檢”所示位置，并記下該位置所對(duì)應(yīng)的刻度盤(pán)零位讀數(shù)。將糖溶液試管放入試管筒。此時(shí)，由半影片出射的兩束線(xiàn)偏振光的夾角雖然仍為2θ，但通過(guò)糖溶液后它們的振動(dòng)面都沿同一方向轉(zhuǎn)過(guò)了相同的角度Q。于是轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏鏡使視場(chǎng)再次回到圖3（b）所示的狀況，則檢偏鏡所轉(zhuǎn)過(guò)的角度Q即為被測(cè)糖溶液的旋光度。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)電源，使鈉燈預(yù)熱5分鐘。2、調(diào)節(jié)并記錄未放入待測(cè)物質(zhì)時(shí)的零位讀數(shù)。

調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦手輪，使三分視場(chǎng)清晰。轉(zhuǎn)動(dòng)度盤(pán)手輪，當(dāng)三分視場(chǎng)剛消失且整個(gè)視場(chǎng)變?yōu)檩^暗的黃色時(shí)，看度盤(pán)和游標(biāo)是否在零線(xiàn)上；若不一致，應(yīng)分別記錄兩邊的初始值，并在測(cè)量結(jié)果中刨去該初始值。3、依次選取三支不同長(zhǎng)度的、注滿(mǎn)已知濃度的糖溶液試管放入旋光儀測(cè)試管內(nèi)，測(cè)定溶液的旋光度，并計(jì)算旋光率。每支試管各作三次測(cè)量（取平均），每次測(cè)量都須記錄左右游標(biāo)讀數(shù)。4、利用測(cè)得的旋光率α測(cè)量未知糖溶液濃度。將未知濃度的糖溶液試管放入旋光儀中，測(cè)旋光度三次取平均值。5、關(guān)閉電源，整理好儀器。

七、思考題1、

旋光度的大小與哪些因素有關(guān)？2、

半影片作用是什么？半影片中石英兩側(cè)的玻璃的厚度有無(wú)要求？為什么？3、