旋光效應實驗報告

“旋光效應”實驗課教案一、背景知識1911年，阿喇果（D.F.JArago）發(fā)現(xiàn)，當線偏振光通過某些透明物質時，它的振動面將會繞光的傳播方向轉過一定的角度。這種現(xiàn)象就叫旋光效應，光的振動面轉過的角度稱為旋光度，使光的振動面產生旋轉的物質叫做旋光物質（進一步地，迎著光的傳播方向看，使光的振動面順時針轉動的物質叫右旋物質，反之則為左旋物質）。常見的旋光物質有：石英、朱砂、酒石酸、食糖溶液、松節(jié)油等。利用旋光儀可以測定這些物質的比重、純度或濃度。二、實驗目的1、了解旋光儀設計原理。2、學會用旋光儀測糖溶液的旋光率及濃度。三、教學方式

教師講解與教學互動相結合。旋光效應和牛頓環(huán)實驗的講解各占15分鐘左右，剩余的120分鐘學生獨立做這兩個實驗，詳細記錄實驗數(shù)據；課后認真獨立完成和提交實驗報告。

四、實驗器材旋光儀，已知濃度的糖溶液樣品三管，未知濃度的糖溶液一管。五、實驗原理對于晶體一類的旋光物質，旋光度Q與光所透過的晶體厚度成正比；若為溶液，則正比于溶液在玻璃管中的長度L和溶液的濃度C：Q=αCL.

（1）式中的比例系數(shù)α稱為旋光率，其含義為當L=10cm,c=1g/cm3時光振動方向轉過的角度（對糖溶液而言，α與入射光波長λ及溫度T有關，對某些物質還與物質的濃度有關）。實驗采用鈉燈作為光源，實驗過程中通常溫度變化很小，可以忽略。玻璃管長度L已知，轉角Q需要測量出來，這樣，根據已知濃度C即可算出旋光率α，再根據已知的α即可測定未知糖溶液濃度C。本實驗采用的儀器為旋光儀，它的主要結構如圖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偏振光。半影片5兩側是透明玻璃，中間為由石英制成的對鈉黃光的λ/2波片，三者粘在一起形成平面圓片（如圖2所示），以產生三分視場（石英片兩側配以一定厚度的玻璃片，目的之一是為補償因石英片吸收引起的光強差別）。于是，線偏振光分別經石英晶體和兩側玻璃后成為夾角為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，隨著檢偏器的轉動，目鏡中將看到的三分視場的變化如圖3所示，（a）：中部暗、兩側較亮，視場分界線清晰；（b）：三分視場的界線消失，全視場為很暗的黃色；（c）：中部較亮、兩側很暗，視場分界線清晰；（d）：三分視場的界線消失，整個視場呈亮黃色。由于人眼判斷兩個區(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，在未放入待測物質時，應將檢偏器透光方向轉向圖3（b）中“P檢”所示位置，并記下該位置所對應的刻度盤零位讀數(shù)。將糖溶液試管放入試管筒。此時，由半影片出射的兩束線偏振光的夾角雖然仍為2θ，但通過糖溶液后它們的振動面都沿同一方向轉過了相同的角度Q。于是轉動檢偏鏡使視場再次回到圖3（b）所示的狀況，則檢偏鏡所轉過的角度Q即為被測糖溶液的旋光度。六、實驗步驟1、打開電源，使鈉燈預熱5分鐘。2、調節(jié)并記錄未放入待測物質時的零位讀數(shù)。

調節(jié)望遠鏡調焦手輪，使三分視場清晰。轉動度盤手輪，當三分視場剛消失且整個視場變?yōu)檩^暗的黃色時，看度盤和游標是否在零線上；若不一致，應分別記錄兩邊的初始值，并在測量結果中刨去該初始值。3、依次選取三支不同長度的、注滿已知濃度的糖溶液試管放入旋光儀測試管內，測定溶液的旋光度，并計算旋光率。每支試管各作三次測量（取平均），每次測量都須記錄左右游標讀數(shù)。4、利用測得的旋光率α測量未知糖溶液濃度。將未知濃度的糖溶液試管放入旋光儀中，測旋光度三次取平均值。5、關閉電源，整理好儀器。

七、思考題1、

旋光度的大小與哪些因素有關？2、

半影片作用是什么？半影片中石英兩側的玻璃的厚度有無要求？為什么？3、