用旋光儀測旋光性溶液的濃度

1、用旋光儀測旋光性溶液的濃度【實驗目的】觀察光的偏振現(xiàn)象和偏振光通過旋光物質后的旋光現(xiàn)象了解旋光儀的結構原理，學習測定旋光性溶液的旋光率和濃度的方法進一步熟悉用圖解法處理數(shù)據(jù).【實驗儀器】WXG-4型目視旋光儀、標準溶液、待測溶液、溫度計【實驗原理】一、偏振光的基本概念根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，光是一種電磁波.光的傳播就是電場強度E和磁場強度H以橫波的形 式傳播的過程.而E與H互相垂直，也都垂直于光的傳播方向，因此光波是一種橫波.由于引起視覺和光 化學反應的是E，所以E矢量又稱為光矢量，把E的振動稱為光振動，E與光波傳播方向之間組成的平 面叫振動面.光在傳播過程中，光振動始終在某一確定方向的光稱

2、為線偏振光，簡稱偏振光見圖1(。).普 通光源發(fā)射的光是由大量原子或分子輻射而產(chǎn)生，單個原子或分子輻射的光是偏振的，但由于熱運動和 輻射的隨機性，大量原子或分子所發(fā)射的光的光矢量出現(xiàn)在各個方向的概率是相同的，沒有哪個方向的 光振動占優(yōu)勢，這種光源發(fā)射的光不顯現(xiàn)偏振的性質，稱為自然光見圖10).還有一種光線，光矢量在 某個特定方向上出現(xiàn)的概率比較大，也就是光振動在某一方向上較強，這樣的光稱為部分偏振光見圖 1(c).圖1 光線隊紙面內垂直 射出時,偏赧光、自然光和部分 偏撮光光振動分布的圖示圖圖1 光線隊紙面內垂直 射出時,偏赧光、自然光和部分 偏撮光光振動分布的圖示圖2自然光通過起偏囂和檢偏囂

3、的變化二、偏振光的獲得和檢測將自然光變成偏振光的過程稱為起偏，起偏的裝置稱為起偏器常用的起偏器有人工制造的偏振片、 晶體起偏器和利用反射或多次透射（光的入射角為布儒斯特角）而獲得偏振光.自然光通過偏振片后，所形 成偏振光的光矢量方向與偏振片的偏振化方向（或稱透光軸）一致.在偏振片上用符號“：”表示其偏振化 方向.鑒別光的偏振狀態(tài)的過程稱為檢偏，檢偏的裝置稱為檢偏器.實際上起偏器也就是檢偏器，兩者是通 用的.如圖2所示，自然光通過作為起偏器的偏振片以后，變成光通量為。的偏振光，這個偏振光的光 矢量與偏振化方向同方位，而與作為檢偏器的偏振片的偏振化方向的夾角為0 .根據(jù)馬呂斯定律， 。通過檢偏器后

4、，透射光通量0。=% COS20（1）透射光仍為偏振光，其光矢量與檢偏器偏振化方向同方位.顯然，當以光線傳播方向為軸轉動檢偏器時， 透射光通量。將發(fā)生周期性變化.當0 = 0時，透射光通量最大；當0 =90時，透射光通量為極小值（消光狀態(tài)），接近全暗；當。 0 OPJ .從目鏡觀察到三分視場中與石英片對應的中部為暗區(qū)，與起偏鏡直接對應的 兩側為亮區(qū)，三分視場很清晰.當。=兀/2時，亮區(qū)與暗區(qū)的反差最大.P = P, OPa= OP：.三分視場消失，整個視場為較暗的黃色.pp,OP OP：.視場又分為三部分，與石英片對應的中部為亮區(qū)，與起偏鏡直接對應的兩 側為暗區(qū).當。=兀/2時，亮區(qū)與暗區(qū)的反

5、差最大.P = P,OP = OP.三分視場消失.由于此時OP和OP在OA軸上的分量比第二種情形時大， 因此整個視場為較亮的黃色.由于在亮度較弱的情況下，人眼辨別亮度微小變化的能力較強，所以取圖6(2)情形的視場為參考視 場，并將此時檢偏鏡偏振化方向所在的位置取作度盤的零點.實驗時，將旋光性溶液注入已知長度L的測試管中，把測試管放入旋光儀的試管筒內，這時OP和 OP兩束線偏振光均通過測試管，它們的振動面都轉過相同的角度a，并保持兩振動面間的夾角為29不 變.轉動檢偏鏡使視場再次回到圖6(2)狀態(tài)，則檢偏鏡所轉過的角度就是被測溶液的旋光角a .【實驗內容及步驟】1 .接通旋光儀電源，約5min后

6、待鈉光燈發(fā)光正常，開始實驗。測定零點位置。在沒有放測試管時，調節(jié)望遠鏡調焦手輪，使三分視場清晰。2）調節(jié)度盤轉動手輪，觀察三分視場的變化情況，同時注意檢偏鏡的旋轉方向和度盤轉動手輪 的轉動方向之間的關系。，3）當三分視場剛好消失并且整個視場變?yōu)檩^暗的黃色時，記錄下左右兩游標的讀數(shù)Xoi、以,。反復測5次，將數(shù)據(jù)記入表（1）中。 一 .4）計算左右兩游標讀數(shù)a。,、以,的平均值a。，、a0,，填入表（1）中。一，1 /、5）利用公式a = （a , +a,）計算零點位置，并填入表（1）中。將裝有蒸餾水的測試管放入旋光儀的試管筒內，調節(jié)望遠鏡的調焦手輪和度盤轉動手輪，觀察 是否有旋光現(xiàn)象。測定旋光

7、性溶液的旋光率1）將裝有蔗糖溶液的測試管（已知濃度）放入試管筒內，試管的凸起部分朝上，以便存放管內 殘存的氣泡。2）調節(jié)望遠鏡調焦手輪，使三分視場清晰。3）在視場中找到三分視場剛好消失并且整個視場變?yōu)檩^暗黃色的狀態(tài)，記下左右兩游標的讀數(shù)a、a 反復測5次，將數(shù)據(jù)記入表（2）中。1i1i . . .4）計算左右兩游標讀數(shù)a卜、a丘的平均值a卜、a ”，填入表（2）中。一一1,一 一、:r-5）利用公式a =元（a -a ） + （a -a ）計算標準溶液的旋光角，并填入表（2）中。2 1，0,1,0,6）利用公式a =其計算蔗糖溶液的旋光率，填入表（2）中。m LC5.測量蔗糖溶液的濃度（一）（

8、必做內容）1）將裝有待測蔗糖溶液的測試管（未知濃度）放入試管筒內，試管的凸起部分朝上。2）調節(jié)望遠鏡調焦手輪，使三分視場清晰。3）在視場中找到三分視場剛好消失并且整個視場變?yōu)檩^暗黃色的狀態(tài)，記下左右兩游標的讀數(shù)a、以反復測5次，將數(shù)據(jù)記入表（3）中。 TOC o 1-5 h z 2i2i 一 .4）計算左右兩游標讀數(shù)a2i、a2,的平均值a?,、a2,，填入表（3）中。一一1,一 一、:-5）利用公式a =二（a -a ） + （a -a ）計算標準溶液的旋光角，并填入表（3）中。2 2, 0,2,0,a6）利用公式C =普 計算待測蔗糖溶液的濃度，填入表（3）中。 a L6.繪制蔗糖溶液的a

9、 -C曲線、測量蔗糖溶液的濃度（二）（選做內容）1）取四個測試管，分別注入實驗前配好的已知濃度的蔗糖溶液，濃度分別用C1、C2、C3、C4 標記。2）將濃度為的測試管放入試管筒內不同濃度的溶液，試管的凸起部分朝上。3）調節(jié)望遠鏡調焦手輪，使三分視場清晰。4）在視場中找到三分視場剛好消失并且整個視場變?yōu)檩^暗黃色的狀態(tài)，記下左右兩游標的讀數(shù)a 、a 反復測5次，將數(shù)據(jù)記入表（4）中。 TOC o 1-5 h z 3i3i一 .5）計算左右兩游標讀數(shù)a3i、a &的平均值a &.、a支，填入表（4）中。1/一 一、: ,6） 利用公式a =;|（a -a ） + （a -a ）計算標準溶液的旋光角，

10、并填入表（4）中。2 I 3i0i3i 0i7）分別在試管筒內放入濃度為C2、C3、C4的蔗糖溶液，重復上述步驟中的3）、4）、5）、6），分別測出三種濃度所對應的旋光角a 4、a,、a 6，將數(shù)據(jù)記入表（4）中。8）利用所得實驗數(shù)據(jù)繪制a - C曲線。9）在試管筒內放入裝有待測蔗糖溶液的測試管，重復上述步驟中的3）、4）、5）、6），測出待測蔗糖溶液的旋光解a。710）對照a - C曲線，找出與a7對應的濃度值，則該值即為待測蔗糖溶液的濃度?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】實驗溫度：表（1）表（2）表(3)單位：度（）管長(dm): 濃度(g/mL): 管長(dm): 濃度(g/mL): 旋光率單位：（） ml / （dm g）旋光率單位：（） ml / （dm g）測量次a測量次數(shù)a （）a （）測量次數(shù)a .（） a （）數(shù)0i0i1i2i2i111222333444555平均值平均值平均值零點位()()置旋光角旋光角()()旋光率旋光率管長(dm)： 管長(dm)： 1 次數(shù)15旋光率單位：(C2 (g/ml):)ml / (dm g)C 3 (g/ml):C4 (g/ml):平均值()旋光角()待測溶液待測蔗糖溶液的濃度(g/ml) :【注意事項】測試管應輕拿輕放，小心打碎.所有鏡片，包括測試管兩頭的護片玻璃都不