大學(xué)物理-驗(yàn)證馬呂斯定律測量蔗糖溶液的旋光率實(shí)驗(yàn)報(bào)告

偏振光實(shí)驗(yàn)報(bào)告——驗(yàn)證馬呂斯定律測量蔗糖溶液的旋光率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y量蔗糖水溶液在特定溫度及波長的光源的旋光率，驗(yàn)證蔗糖溶液的旋光度與其濃度成正比?！緦?shí)驗(yàn)原理】振動面的轉(zhuǎn)角甲與管長L和溶液的濃度c成正比：甲=^]^L（1）其中比例系數(shù)la]叫做該溶液的旋光率，且^]>0表示右旋。在旋光物質(zhì)中線偏振光沿光軸傳播時可以分解成左旋光和右旋光（L光和R光）。由于旋光性物質(zhì)具有不對稱性，即有使光向相反方向轉(zhuǎn)動或者說兩者的折射率不同，因的鏡像物質(zhì)的碳原子，導(dǎo)致它們的傳播速度ul，°.略有不同，而經(jīng)過旋光性物質(zhì)時產(chǎn)生不同的相位滯：或者說兩者的折射率不同，因中=21ndL人L中=竺ndR人R式中d為旋光晶片的厚度或盛裝旋光溶液容器的長度。當(dāng)光束穿出旋光性物質(zhì)后，左、右旋圓偏振光可以合成為一個線偏振光，其偏振方向在EL，ER瞬時位置的角分線上。從圖中看出，次方向相對原來的豎直方向轉(zhuǎn)過了一個角度4，其大小為8=2（p一中）=：（n-n）d當(dāng)nR>nL時，8>0，物質(zhì)是左旋的；當(dāng)nR<%時，8<0，物質(zhì)是右旋的，這樣，存在鏡像形式的物質(zhì)的旋光性便得到了解釋。實(shí)驗(yàn)中可通過更換濃度長度積法測旋光率:因?yàn)榧?\o]cL實(shí)驗(yàn)中可通過更換濃度長度積法測旋光率:因?yàn)榧?\o]cL，實(shí)驗(yàn)中我們可以通過改變cL值，即濃度長度積的大小得到相應(yīng)的旋光度，并將旋光度的測量值與對應(yīng)的cL值做線性旋光儀的結(jié)構(gòu)和工作原理：光線從光源投射到聚光鏡、濾色鏡、起偏鏡后變成平面偏振光再經(jīng)過半蔭片分解成o光和e光，視場中出現(xiàn)二分視界，通過轉(zhuǎn)動手輪找到暗視場（因?yàn)槿搜墼谳^暗的環(huán)境下對亮度的微小變化感覺特別靈敏，因而實(shí)驗(yàn)中選擇視場作為角度測量的基準(zhǔn)以減小角度測量誤差）。這時找到暗場并記錄下此時的角度測量數(shù)據(jù)皿，然后再放入裝有旋光物質(zhì)的測試管，此時兩種線偏振光都會以相同的旋光度旋轉(zhuǎn)相同的角度，暗場會消失，從目鏡中能觀察到半邊亮半邊暗的不同亮度。然后再次找到暗場并記錄下角度測量數(shù)據(jù)p2，則旋光度p就等于前后兩次測量數(shù)據(jù)之差。旋光儀區(qū)別于偏振法的優(yōu)點(diǎn)在于：偏振片上讀取的度數(shù)最小分度值為2°，用旋光儀來測量旋光度，儀器的讀數(shù)裝置采用左右游標(biāo)讀數(shù)，以消除度盤的偏心差，用游標(biāo)可直接讀到0.05°，可以提高實(shí)驗(yàn)精度，更準(zhǔn)確地測量旋光度。【實(shí)驗(yàn)步驟】一、驗(yàn)證馬呂斯定律1、光束經(jīng)過起偏器產(chǎn)生線偏振光，再透過檢偏器射到硅光電池上，轉(zhuǎn)動檢偏器（360°）觀察光強(qiáng)的變化，找到最大電流值，確定該位置為相對0°。2、每次轉(zhuǎn)動5°，測量范圍：-90°?+90°o3、作I?cos2a的關(guān)系曲線，驗(yàn)證馬呂斯定律。二、測量蔗糖溶液的旋光率配制質(zhì)量濃度分別為c=0.10g/cm，、0.20g/cm，、0.30g/cm3>0.40g/cm，、0.50g/cm3的蔗糖溶液和蒸餾水分別裝入L=20mm的試管中（盡量裝滿，不要讓兩端有氣泡）。偏振法：調(diào)整光具座上各光學(xué)元件至等高共軸，使起偏器，檢偏器元件平面相互平行且垂直于光具座導(dǎo)軌。1半導(dǎo)體激光器（S）;2及轉(zhuǎn)盤P1;3樣品管調(diào)節(jié)架;4樣品試管;5檢偏器及轉(zhuǎn)盤P2;6光強(qiáng)探測器；7光電接收器打開儀器電源，根據(jù)光電接收器的電流信號，將起偏器檢偏器元件透振方向調(diào)節(jié)至垂直（消光，電流強(qiáng)度為0）o分別將裝有6種蔗糖溶液（包括蒸餾水，濃度為0）的樣品試管放在起偏器與檢偏器之間，注意使氣泡位于試管的圓泡，線偏振光的偏振方向?qū)⑥D(zhuǎn)過。角，光電接收器接收到的光強(qiáng)不再為零，此時再將檢偏器的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一定角度使其處于消光位置該旋轉(zhuǎn)角度。即為偏振光通過蔗糖溶液后振動方向旋轉(zhuǎn)的角度。判斷蔗糖溶液為左旋物質(zhì)還是右旋物質(zhì)。同時注明測量時所用的波長和測量時的溫度。旋光儀法開啟旋光儀鈉光燈，預(yù)熱約5min，待鈉光燈發(fā)光正?？砷_始工作。轉(zhuǎn)動手輪，調(diào)節(jié)目鏡焦距使視場清晰。再轉(zhuǎn)動手輪，觀察并熟悉視場明暗變化的規(guī)律，掌握零度視場（二分視界線消失，兩部分亮度相等，且視場較暗）的特點(diǎn)是測量旋光度的關(guān)鍵。測量儀器零位值:將試管注滿蒸餾水，輕輕擰上螺帽，擦拭干凈，放入鏡筒盒中，并蓋上鏡蓋。試管有圓泡的一端應(yīng)朝上，以便氣泡存入圓泡中，不致影響觀察和測試。轉(zhuǎn)動手輪找到零度視場，記錄左右刻度盤上的讀數(shù)作為旋光儀的零點(diǎn)位置。試管取出，將裝有已知濃度蔗糖溶液的