1、用旋光计测定糖溶液的浓度一、仪器与用具旋光计，玻璃管，蔗糖溶液，钠灯。二、实验原理平面偏振光在某些晶体内沿其光轴方向传播时，虽然没有发生双折射，却发现透射光的振动面相对于原入射光的振动面旋转了一个角度。晶体的这种性质称为旋光性。后来从实验发现，某些液体也具有旋光性。如果迎着光的传播方向看，旋光性物质使振动面沿顺时针方向旋转，称为右旋物质；使振动面沿逆时针方向旋转，称为左旋物质。实验表明，振动面旋转的角度 与其所通过旋光性物质的厚度成正比。若为溶液，则又正比于溶液的质量浓度 ，此外，旋转角还与入射光波长及溶液温度等有关。对溶液来说，振动面的旋c转角（3-13-10 ）lc式中 是以分米(dm)为
2、单位的液柱长； 为溶液的质量浓度，代表每立方厘米溶液中所含溶l质的质量(质量以克为单位)； 为比例系数，称为物质的旋光率，旋光率的定义是平面偏振光通过 1dm 长的液柱，在 1cm3 溶液中含有 1g 旋光物质时所产生的旋转角。纯洁蔗糖在20时，对于钠黄光，经多次测定确认 。因此，若测出糖溶液的旋g/dmc50.63转角 和液柱长 ，即可按式(3-13-10)算出蔗糖溶液的质量浓度 。专门用于测量糖溶液浓l度的旋光计，称为糖量计。旋光计的结构如图 3138 所示。S 为光源( 钠灯)；F 为聚光镜( 固定)；N 1 为起偏器(尼科耳棱镜) ； N2 为检偏器(尼科耳棱镜)，N2 可以旋转，旋转
3、的角度从 N2 所附的刻度盘 R 上读出；D 为半荫片( 一半是玻璃，一半是石英半波片；或两旁为玻璃，中间为石英半波片如图 3139 所示)，H 为盛放溶液的管子；T 为短焦距望远镜。图 3139图 3138 由光源发出的单色光经 N1 后成为平面偏振光，其偏振面与 Nl 的主截面平行(参看图31310)，平面偏振光通过半荫片 D 的玻璃部分后，透射光的偏振面不变，设其振动方向为 OA1，而通过石英半波片那一部分光的振动面却转过了一角度，设其振动方向为OA2。若 H 中未存放溶液，则由半荫片透出的两束光射至 N2 之前，振动方向不发生任何改变。当 N2N 1 时，望远镜视场中看到的是 A 区域
4、亮，B 区域暗；当 N2N 1 时，A 区域无光，B 区域亮。如果旋转 N2，当其主截面垂直或平行于角 AlOA2 的平分线 OC 时，OA 1 和OA2 在 N2 方向上的分量将相等，视场两区域照度将相同。显然，N 2OC 时，照度较强；而 N2OC 时，照度较弱。通常，取 N2OC 的位置作为标准来进行调节，这是因为人眼在一定范围内，对于弱照度的变化较敏感，而且在此位置时，只要 N2 相对于 OC 略有偏转，两区域之一将明显变亮，另一将明显变暗，因此，易于判别，测量更为准确。当 H 中盛有糖溶液时，振动面 OA1 和 OA2 都转过一定角度，而变为 OA1和OA2( 图 31311)，视场
5、中又呈现出不同的照度。欲再使视场中照度一样，必须将 N2旋转至 N2位置，使 N2与 A1OA 2夹角的平分线 OC垂直。这样，N 2 转过的角度，即为平面偏振光振动面的旋转角，这一角度可从附于 N 上的刻度盘 R 读出，从而可算出被测糖溶液的质量浓度。专用糖量计往往直接标出糖溶液质量浓度，这就避免换算了。三、实验内容与方法1测定旋光计的零点将空管 H 置于旋光计中，并把钠灯 S 置于聚光镜 F 前，调节望远镜 T，使能清楚看到视场的分界线，然后旋转 N2，直至视场中 A、B 两区域弱照度相等。记录刻度盘 R 上的读数，重复十次，求其平均值，作为旋光计的零点 。02用蒸馏水洗涤 H 后，装入待
6、测浓度的蔗糖溶液，要装满勿使其有气泡，并放入旋光计，转动 N2，使视场中 A、B 两区域的弱照度再次相等，记录刻度盘 R 上的读数 ，0重复十次，求其平均值。3由 即得平面偏振光振动面的旋转角 ，代入式(3-13-10)计算此溶液的质量0浓度 ，并与配制溶液时的质量浓度比较c实验时溶液的温度应维持在 20， 之值取 66.50cm3dmg，从 20开始，温度每升高 l， 值减小 0.02cm3dm g，每降低 l， 值增加 0.02cm3dmg。思考题：图 31310 oN2N2N2N2A2A1cc图 3-13-111强度为 的自然光通过偏振片后，其强度 ，为什么?应用偏振片时，马吕I I210斯定律是否适用，为什么?2怎样才能产生左旋(右旋)椭圆偏振光？3圆偏振光经过 波片后，偏振态有什么改变？自然光通过 波片后其偏振态4 4是怎样的？4椭圆偏振光和部分偏振光通过 波片后其偏振态各是怎样的？45旋光角的大小与哪些因素有关？
