大学物理实验报告之旋光仪

大学物理试验报告评分姓名 学院班级评分试验日期2023613B415试验名称【试验目的】

用旋光仪测量液体的浓度 组号第组了解旋光仪的原理及构造。观看偏振光通过旋光性药物的旋光现象。把握用旋光仪测量旋光性物质溶液浓度的方法。【试验器材】旋光仪、待测溶液〔蒸馏水、葡萄糖、维生素Ｃ、左旋多巴、温度计。【试验原理】光是电磁波，它的电场和磁场矢量相互垂直，且又垂直于光的传播方向。通常用电矢量代表光矢量，并将光矢量与光的传播方向所构成的平面称为振动面。在传播方向垂直的平面内，光矢量可能有各种各样的振动状态，被称为光的偏振态。假设光的矢假设光矢量可以实行任何方向，但不同的方向其振幅不同，某一方向振动的振幅最强，而与该方向垂直的方向振动最弱，则称为局部偏振光。假设光矢量的方向始终不变，只是其振幅随位相转变，光矢量的末端轨迹是一条直线，则称为线偏振光。当线偏振光通过某些透亮物质〔例如葡萄糖溶液〕后，偏振光的振动面将以光的〔如图1的物质称为旋光性物质，旋转的角度称为旋光度。旋光性物质不仅限于像糖溶液、松节油等液体，还包括石英、朱砂、松节油、各种糖类及酒石酸都是旋光物质。不同的旋光性物质可使偏振光的振动面对不同方向旋转。假设面对光源，使偏振光的振动面顺时针旋转的物质称为右旋物质；使振动面沿逆时针旋转的物质称为左旋物质。物质的旋光性是和它的生理活性亲热相关的。例如，某些药物中具有左旋特性的成分是对生物有效的，而具有右旋特性的成分可能是完全无效的。又如某些物质用特定的溶剂配制时，为左旋；以另一种溶剂配制时又表现为右旋。因此，对旋光现象的观看，能帮助我们分析药物的作用机制，以及争论怎样通过合理的溶质、溶剂的配制来提高药物的疗效，这在药物分析及制剂中常常要用到。振动面旋转的角度，在给定波长的状况下，对固体来说，与旋光物质的厚度成正=[]t

CL〔式1，式1中φ表示偏振光振动面旋转的角度，称为旋光度，它的单位为度；C表示溶液的浓度，单位为g/ml；L表示光通过的溶液厚度，单位为dm。比例常数α称为该旋光物质的旋光率，又称为比旋度。α的上下标t和λ分别表示实D验时的温度和所用光源的波长，如用纳光源就记为D，即[]t。D假设旋光物质在测量温度时的旋光率，测得旋光度后，依据式1就可以计算溶D[]tD

识可知，分子构造的不对称是造成这种物质具有旋光性的缘由。因此，我们还可以通过对旋光现象的观看，来鉴定旋光性溶质的性质，争论物质的分子构造及结晶外形。物质的旋光性测量的简洁原理如图2到正交，我们观看到视场最暗。然后装上待测旋光溶液的试管，因旋光溶液的振动面的旋转，视场变亮，为此调整检偏镜，再次使视场调至最暗，这时检偏镜所转过的角度，即为待测溶液的旋光度。光源 眼睛溶液PPP1 2图2物质的旋光性测量简图由于人们的眼睛很难准确地推断视场是否全暗，因而会引起测量误差。为此该旋分为三个局部，一般状况下，中间局部和两边局部的亮度不同。当转动检偏镜时，中间局部和两边局部将消灭明暗交替变化。图3中列出四种典型状况，即〔〕〔〕〔〕〔d〕三分视界消逝，视场较亮。中间为暗区两

视场较暗〔b〕

中间为亮区两

视场较亮〔d〕图3 转动检偏镜时，目镜中视场明暗变化4中,OPOP´则表示通过起偏镜与石英片后的偏振光的光矢量，OA表示检偏镜的偏振化方向，OPOP´OAββ´，OP和OP´在OA轴上的重量分别为OP 和OPA A A A´的大小将发生变化，于是从目镜中所看到的三分视场的明暗也将发生变化(见图4的下半局部)。图中画出了四种不同的情形：β´>β,OPA

>OPA

´，从目镜观看到三分视场中与石英片对应的中部为暗区，与起偏镜直接对应的两侧为亮区，三分视场很清楚。当β´=π/2时，亮区与暗区的反差最大。β´=β,OPAβ´<β,OPA

=OPA<OPA

´三分视场消逝，整个视场为较暗的黄色。´β=π/2时，亮区与暗区的反差最大。β´=β,OPA

=OPA

´OPOP´OA轴上的重量比其次种情形时大，因此整个视场为较亮的黄色。4〔2〕所示的视场为参考视场，并将此时检偏镜偏振化方向所在的位置作为刻度盘的零点，故称该视场为零度视场。当放进了待测旋光液的试管后，由于溶液的旋光性，使线偏振光的振动面旋转了确定角度，使零度视场发生了变化，只有将检偏镜转过一样的角度，才能再次看到图4〔2〕所示的视场，这个角度就是旋光度，它的数值可以由刻度盘和游标上读出。LOPOP´两束线偏振光均通过测试管，它们的振动面都转过一样的角度α2θ4(2)状态，则α。【试验步骤】〔三萌板式旋光计)视野暗度相等，登记分度盘读数，重复测量5次取平均值，此平均值即为零点，并做好记录。观看维生素Ｃ、左旋多巴等药物的旋光性〔定性。将已装好的维生素Ｃ、左旋多巴溶液的测试管先后置于测试管架上观看它们的旋光性，并留意它们的旋转方向，确定待测物质是左旋或是右旋。5%的葡萄糖溶〔三萌板式旋光计5次取平均值，校正零点的读φ，由式１=[]t

CL求出葡萄糖的旋光率，并与标准值进展比较，计算确定误差和相对误差。出旋光度φ，应用步骤3中所求得的旋光率，计算未知溶液含糖百分比，并登记试验温度。【数据记录与处理】t=°C1次 2次 3次 管长L 左 右 左 右 左

〔mm 〕空管C标准C未标准浓度的糖溶液的旋光率=未知浓度糖溶液的浓度c=【原始试验数据粘贴处】【思考题】为什么用半荫法比只用起偏镜和检偏镜测旋光度更准确？场中相邻两光束的强度是否一样来确定旋光度。交，所以测量时，推断较难，误差较大。作为参考视场〔零点〕进展测量，所以测量中既便于观看调整，又简洁判断。由此可知用半荫法测量比单用两块偏振片测量更便利、更准确。为什么在装待测液的试管中不能留有较大气泡？由于假设试管中留下较大气泡，则试管中的溶液厚度就不能用试管长度代替，而其厚度难以测定，故而影响对其旋光率和浓度的测定。同时，大的留有较大