旋光现象
旋光效应
旋光效应一、实验原理偏振光通过某种物质后，其振动面将以光的传播方向为轴线转过一定的角度，这种现象叫做旋光现象。
旋转的角度称为旋光度。
凡能使线偏振光通过后将其振动面旋转一定角度的物质，称作旋光性物质。
旋光性物质不仅限于像石英、朱砂等固体，还包括糖溶液、松节油等具有旋光性质的液体。
不同的旋光性物质可使偏振光的振动面向不同方向旋转。
若面对光源，使振动面逆时针旋转的物质称为左旋物质；使振动面顺时针旋转的物质称为右旋物质。
旋光度：平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右旋转，旋转的度数，称为旋光度（用α表示）。
比旋度：平面偏振光透过长1dm 并每1ml 中含有旋光性物质1g 的溶液，在一定波长与温度下测得的旋光度称为比旋度（用αD t表示）。
旋光度不仅与化学结构有关，还和测定时溶液的浓度、液层的厚度、温度、光的波长以及溶剂有关。
αDt L C100α=×D 为钠光谱的D 线 t 为测定时的温度 α为测得的旋光度 L 为测定管的长度（dm ）C 为每100ml 溶液中含被测物质的重量（g，按干燥品或无水物计算） 二、实验仪器WXG-4型圆盘旋光仪样品管：钠光灯源焦距调节旋钮样品管放置处调节旋光度数值旋钮调节旋光度数值旋钮 三分视场观察窗口示数刻度窗旋光仪的基本部件：单色光源、起偏镜、测定管、检偏镜、检测器等五个部分。
原理：在起偏镜与检偏镜之间未放入旋光物质之间，如起偏镜与检偏镜允许通过的偏振光方向相同，则在检偏镜后面观察的视野是明亮的；如在起偏镜与检偏镜之间放入旋光物质，则由于物质 旋光作用，使原来由起偏镜出来的偏振光方向旋转了一个角度α，结果在检偏镜后面观察时，视野就变得暗一些。
若把检偏镜旋转某个角度，使恢复原来的亮度，这时检偏镜旋转的解度及方向即是被测供试品的旋光度。
构造原理：晶轴晶轴目镜αα光源 起偏镜 偏振光 盛液管旋转后的 检偏镜 通过检偏镜 偏振光 的偏振光三分视场：旋光仪的起偏片后中部位置会安装有一个劳伦特石英片，穿过它的光大概占视野的三分之一，因为石英片在中部所以这束光出现在视野的中间位置。
南理工物理光学05-09
i 0
i 0
2 L / ns2 1
2 L / ns2 1
1、布拉格声光衍射
入射波 （） A
O B O’
布拉格衍射波 （ + s ）
声波波面 （ s ）
i B 2k sin B mks
布拉格衍射
2、喇曼--奈斯声光衍射
m= +1
3）合成复振幅
1 1 ik L d 1 1 ik R d E E L E R e e 2 i 2 i 1 i ( k L k R ) d / 2 1 i ( k R k L ) d / 2 1 i ( k R k L ) d / 2 e e e 2 i i
4、磁致旋光效应： 磁致旋光效应（1864年， 法拉第效应）：在强磁场的作用下， 本来不具有旋光效应的物质产生了旋光性质。 即：在强磁场的作用下，物质的光学性质发生变化。 B P
旋转的角度 磁感强度
A
VBl
法拉第效应
物质特性常数 物质厚度
5、磁光效应的应用： （1）单通光闸 利用旋光方向和光的传播方向无关的特性
4）讨论： 若左旋圆偏振光传播速度快，vL>vR，nL<nR， >0， 光矢量向逆时针方向转动； 若右旋圆偏振光传播速度快，vL<vR ，nL>nR， < 0， 光矢量向顺时针方向转动。
3、旋光现象的应用： 旋光光学元件
左旋
右旋
左旋
右旋
a)石英棱镜
b)科纽棱镜
c)石英透镜
石英晶体性质：
沿光轴方向只表现旋光性而无双折射性 垂直光轴方向只表现双折射性而无旋光性
z
旋光效应实验报告
旋光效应实验报告
实验报告：旋光效应
实验目的：
通过旋光效应的实验，探索光的旋转现象，并了解旋光仪的使用方法和精度误差。
实验器材：
旋光仪、白炽灯泡、单色光源、玻璃试管等。
实验原理：
当一束光线通过具有旋光性的物质时，光线的偏振平面会发生旋转，这样的现象被称为旋光效应。
旋光指数是刻度盘上旋转的角度对应的摆角，其值与物质的旋光性质有关。
实验操作：
1. 将旋光仪放置水平，开启白炽灯泡照明。
2. 将单色光源放置在仪器上的导光尺处，利用钠光谱线作为单色光源。
3. 用玻璃试管放置测量样品，在试管两端各加一滴柠檬酸钠溶液，分别加入不同的浓度。
4. 将玻璃试管放置在仪器的样品架上，调整样品架高度，使得光线经过样品管中心，并旋转筛片的角度，使得光强最小。
5. 记录刻度盘读数，得出该溶液的旋光指数。
实验结果：
测得柠檬酸钠溶液的旋光指数与浓度的关系如下表所示：
浓度（mol/L）旋光指数（°）
0.1 10.3
0.2 20.6
0.3 31.1
0.4 41.5
实验分析：
1. 通过本次实验，我们了解了旋光仪的使用和测量旋光现象的原理。
2. 实验结果显示，随着浓度的增加，旋光指数也呈现增加的趋势，说明柠檬酸钠溶液的旋光性质与其浓度相关。
3. 在实验中，我们还注意到旋光仪读数存在一定误差，这说明我们在使用仪器时需要注意精度误差的控制。
实验结论：
本实验测得柠檬酸钠溶液的旋光指数与浓度呈线性关系，通过该实验，我们深入了解到了旋光现象的表现以及旋光仪的使用方法和误差控制方法。
ch5-10旋光现象
φL =
2π
λ
nL d , φ R =
2π
λ
nR d
λ：真空中波长，d：旋光晶片厚度。φL、φR：左旋和右旋圆偏振光的旋转矢量
相对于入射时的相位滞后。
合振动矢量相对于入射光偏振面转角：
1 π ψ = (φL − φR ) = (nL − nR )d 2 λ
E EL ER ER E
φR
φL
EL
(a) 入射面
(b) 出射面
旋光效应的解释
左旋晶体，ψ<0, vL>vR，nL<nR； 右旋晶体，ψ>0, vL<vR，nL>nR。
③ 菲涅耳假设的实验验证 菲涅耳复合棱镜：R：右旋石英棱镜(nR<nL)；L：左旋晶体棱镜(nR>nL)
R
R镜
旋光效应导致一束平面偏振光被分解为两束圆偏振光，因而也是一种双折 射效应——圆双折射效应。 旋光性源于物质中原子排列的螺旋结构。菲涅耳关于旋光现象的解释仅仅 是一种惟象描述，并未涉及其微观机制，它不能回答为何在旋光介质中两 圆偏振光的速度不同。旋光性的严格解释需考虑物质的微观结构。
§5—10 旋光现象
1. 自然旋光
旋光效应：平面偏振光在某些各向异性介质中沿光轴传播时，其振动方向会随 着传播距离增大而连续旋转的现象。 旋光物质：能使平面偏振光振动面产生连续旋转的介质，如石英晶体、糖溶 液等。
P1 石英晶片 检偏器 P2
起偏器
c
c
石英的旋光现象
右旋：迎着光传播方向看，振动面顺时针方向旋转（葡萄糖、右旋石英） 左旋：迎着光传播方向看，振动面逆时针方向旋转（果糖、左旋石英） 说明：旋光不仅存在于各向异性介质中，也存在于某些各向同性介质中；所有 如石英，甚至具有左旋和右旋两种性质。 晶体的旋光规律：
旋光现象和电磁场的光效应
场方向传播是右旋的，则逆着磁场方向传播 变为左旋。
如果光沿磁场方向通过振动面旋转了晩，那么往返通过
同一物质振动面共旋转了 2晩。
2
*三、电光效应 各向同性的透明介质在外加电场的作用下，转变 为具有
单轴晶体特性的各向异性物质，从而产生双 折射现象。这 就是克尔效应（电光效应的一种）苛
式中A称为克尔常量。卄K 泡克耳斯效应：晶体在外加电场的作用下改变了原 先各向 异性的性质。 如：磷酸二氢钾KDP为单轴晶体，在电场作用下变为双 轴晶体，产生了附加的双折射效应。
§4-9旋光现象和电磁场的光效应
一、旋光现象 线偏振光通过某种透明物质后，其振动面会以光的 传播方 向为轴旋转一定的角度，即旋光现象。
旋光物质：如石英、松节油、糖和酒石酸溶液等。
实验表明：对于固体物质有
N
。=al
M
式中Q是比例系数，
|1
称为物质的旋光率。
对于液体物质有0= a cl
（式中C为溶液的浓度）
不同波长的光，其振动面旋转的角度不同，这种 现象称为旋光色散。
1
迎着光的传播方向看去，沿顺时针方向旋转称为 右旋,沿
逆时针方向旋转称为左旋。
*二、磁致旋光效应
由磁场引起的振动面旋转的现象，称为磁致旋光明：旋转角。为
0= VlB
比例系数〃维尔德常量。
磁致旋光性与光相对于磁场的传播方向有关，若 光沿磁
在相同条件下，泡克耳斯盒所需要施加的电压是克尔盒的 1/5-1/10,所以近年来克尔盒逐渐被泡克耳斯盒代替。 3
旋光率实验报告
旋光率实验报告一、实验目的二、实验原理1.旋光现象2.旋光率的定义与计算公式3.旋光仪的结构与工作原理三、实验步骤及操作要点1.仪器预热与调零2.样品处理与测量四、实验结果与分析1.样品浓度对旋光率的影响2.不同波长下的旋光率变化规律五、误差分析及改进措施1.系统误差与人为误差的区别及影响因素分析2.改进措施：提高仪器精度，减小人为误差，严格控制实验条件等。
六、结论及意义七、参考文献一、实验目的本次实验主要目的是通过使用旋光仪来测定某些物质的旋光度，并探究其浓度和波长对旋光率的影响。
同时，还需要学习并掌握如何正确地操作旋光仪，以及如何进行数据处理和误差分析。
二、实验原理1.旋光现象在某些物质中，由于其分子结构的非对称性，光线在通过该物质时会发生旋转现象。
这种旋转现象被称为旋光现象。
2.旋光率的定义与计算公式旋光率是指单位长度内物质所引起的光线旋转角度，通常用α表示。
其计算公式如下：α = (α / l) × c其中，α表示物质所引起的旋光角度，l表示物质的长度，c表示溶液中分子数浓度。
3.旋光仪的结构与工作原理旋光仪主要由灯源、样品室、检测器、读数器和电路控制系统等组成。
其工作原理是：首先将经过滤波器过滤后的单色光通过样品室中的样品，然后检测器会检测出经过样品后所发生的旋转角度，并将其转化为电信号输出到读数器上进行读数和记录。
三、实验步骤及操作要点1.仪器预热与调零首先需要将仪器预热至稳定状态，并进行调零操作以消除系统误差。
2.样品处理与测量将待测物质加入到样品室中，并进行多次读数取平均值。
同时还需要记录下样品的浓度和波长等相关参数。
四、实验结果与分析1.样品浓度对旋光率的影响在实验中，我们可以通过改变样品的浓度来探究其对旋光率的影响。
实验结果表明，随着样品浓度的增加，其旋光率也会随之增加。
这是因为物质分子数密度的增加会使得光线在经过物质时所受到的作用力增大，从而引起更大的旋转角度。
2.不同波长下的旋光率变化规律另外，在实验中还可以通过改变光源的波长来探究其对旋光率的影响。
变旋光现象的定义及产生的原因
变旋光现象的定义及产生的原因1. 引言嘿，朋友们！今天我们来聊聊一个神奇的现象，叫做变旋光现象。
你可能听过光的旋转，但这个现象可不是一般的光，它可是光的变脸秀呢！想象一下，光线像个调皮的小孩，在不同的环境中不断变换自己的舞步，时而顺时针，时而逆时针，真是让人目不暇接。
你知道吗，这种现象不仅有趣，还有很多科学原理在背后支撑着，今天就让我们一起深入探讨吧！1.1 变旋光现象的定义变旋光现象，简单来说，就是光在穿过某些特殊物质时，光的旋转方向会发生变化。
就像你在咖啡馆里看到的那些人，他们的心情会随着音乐的节奏而改变。
光也是如此，它在不同的介质中传播时，会因为介质的性质而改变旋转的方向。
听起来是不是很神秘？其实，这种现象在生活中比你想象的要常见得多，比如在偏振镜、某些晶体中，都会看到它的身影。
1.2 变旋光现象的来源那么，变旋光现象是如何产生的呢？这就要提到光的波动性和物质的特性了。
我们知道，光其实是一种电磁波，而物质的分子结构和排列方式又会对光的传播产生影响。
当光线进入某些特定的晶体，比如糖、酒精溶液等，它们的分子会让光的传播速度和方向产生变化。
你可以把它想象成在拥挤的地铁里，乘客们挤来挤去，导致你在车厢里站的位置不停变动，光也是如此，在不同的“环境”中舞动着。
2. 变旋光现象的应用听到这里，你可能会想，变旋光现象有什么用呢？别急，接下来我就来为你解答。
2.1 医学上的应用首先，在医学上，变旋光现象可是有大用场的哦！医生们可以通过测量某些溶液的旋光度来判断糖尿病患者的血糖水平。
这就像侦探破案一样，医生只需要“观察”这些光的变化，就能得出重要的结论，真是妙不可言。
2.2 科学研究中的应用其次，在科学研究中，变旋光现象也起到了重要的作用。
科学家们通过分析材料的旋光特性，可以了解材料的分子结构，进而揭示出许多物质的神秘面纱。
就好比在探险中寻找宝藏，每一次的发现都能让人惊喜不已。
3. 结论总而言之，变旋光现象就像是一场光的舞会，每个光子都有自己的舞步，它们在不同的环境中优雅地转身、变换。
光的偏振与光的旋光性质
光的偏振与光的旋光性质光的偏振是指光波在传播过程中，振动方向只在一个平面上波动的现象。
在自然界中，光大部分为非偏振光，也就是说，光中的电场矢量在各个方向上均有振动。
而在光学领域中，我们可以通过一些装置将非偏振光转化为偏振光，这对于特定的实验和应用有着重要的意义。
光的偏振状态可以用光的电场矢量进行描述。
在一个给定的空间点上，光波的电场矢量可以在垂直于光传播方向的平面内进行振动，而该平面就是光波的偏振面。
根据电场矢量的旋转方向，我们可以将光的偏振分为线偏振光和圆偏振光两种。
线偏振光指的是电场矢量在某一时刻在偏振面上只沿着一个固定方向振动的光波。
常见的线偏振光有水平偏振光、垂直偏振光、倾斜偏振光等。
水平偏振光的电场矢量沿水平方向振动，垂直偏振光的电场矢量沿垂直方向振动，而倾斜偏振光的电场矢量在偏振面内以一定的角度与水平方向或垂直方向夹角振动。
圆偏振光指的是电场矢量在偏振面上按照圆的轨迹进行旋转的光波。
根据电场矢量的旋转方向，圆偏振光可分为左旋偏振光和右旋偏振光两种。
左旋偏振光的电场矢量按逆时针方向旋转，右旋偏振光的电场矢量按顺时针方向旋转。
光的偏振性质在光学领域中有着广泛的应用。
其中，偏振滤波器是一种常用的光学器件。
偏振滤波器可以通过选择性地吸收或透过某一方向偏振的光，实现对光的偏振特性的调控。
这种滤波器广泛应用于光学显微镜、太阳眼镜、光通信等领域，起到对显微镜图像清晰度的提高、眼镜的防紫外线等作用。
除了光的偏振性质，光还具有旋光性质。
旋光是指光沿传播方向传播的同时，在偏振平面内进行旋转的现象。
光的旋光性质可以通过旋光仪来测量和描述。
旋光仪利用光学材料的旋光性质，可以检测和测量样品中存在的旋光现象。
旋光性质在化学、药物、生物等领域中具有重要的应用价值。
例如，在化学合成过程中，光对手性分子的旋光性质有着很高的选择性。
利用旋光性质可以研究光学异构体的结构和性质，对于药物合成和天然产物的分离等具有重要意义。
高中物理教案二：光的偏振和旋光现象的关系
高中理教案二：光的偏振和旋光现象的关系引言光学是物理学中的一个重要分支，它研究光的传播，光的性质和与物质的相互作用。
光的偏振和旋光现象是光学研究中的两个重要课题。
本文将从光的偏振和旋光现象的概念入手，深入分析它们的本质和联系，探讨它们在物理学中的应用和意义。
一、光的偏振光的偏振是指光在传播时，光的电矢量或磁矢量的方向在某个方向上的性质。
一般情况下，光是没有偏振的，其电矢量或磁矢量在所有方向上都是等效的。
但是，当光通过一些介质时，比如光栅、偏光片等，就会发生偏振现象。
光的偏振可以分为线偏振和圆偏振两种。
线偏振指光的电矢量和磁矢量在某个方向上是有限的，而在垂直于此方向的方向上是无限的。
圆偏振是指光的电矢量和磁矢量在某个方向上旋转，形成螺旋状，即左旋圆偏振和右旋圆偏振两种。
二、旋光现象旋光是指一些物质在光线通过时，会改变光线的偏振方向，使得偏振的方向旋转。
这种现象被称为旋光现象。
可以根据物质引起旋光的方式，将旋光现象分为两类：一类是天然旋光现象，由某些天然物质引起；另一类是人工旋光现象，通过光学器件实现。
三、偏振和旋光的关系旋光现象和偏振现象之间存在着密切的关系。
事实上，旋光现象就是偏振现象的一种表现，只不过是在特定条件下引起光线偏振方向旋转的结果。
在许多天然物质中就存在着旋光现象，比如葡萄糖、维生素C等。
而且，许多人工材料也可以通过各种手段引入旋光现象，如光学偏振片、石英晶体等。
旋光现象可以用光学器件检测和量测。
实验表明，当一个线偏振光与一个旋光材料相遇时，会引起光线的振幅和相位的改变，从而使得偏振面发生旋转，其旋转角度与材料的性质、光的波长和光线通过的路径有关。
四、偏振和旋光的应用偏振和旋光现象除了在物理学研究中作为研究对象外，还有着广泛的应用。
一些光学设备和仪器，如偏振光源、偏振显微镜、偏振分光仪等，都是基于偏振和旋光现象的原理制造而成。
在食品、医药、化妆品等领域中，都存在着测量和控制旋光现象的应用。
自然旋光效应与法拉第旋光
自然旋光效应与法拉第旋光自然旋光效应啊，就像是光在物质世界里跳起了小陀螺舞。
你看啊，某些物质就像神秘的魔法阵，光一进去就被蛊惑得开始旋转起来。
这种旋转可不是那种规规矩矩的立正转圈，而是有点像喝醉酒的小精灵，歪歪扭扭地打着旋儿。
比如说蔗糖溶液，它就像一个温柔的漩涡制造者，光在里面就像小船被水流带着打转，而且不同浓度的蔗糖溶液就像不同强度的漩涡，浓度越高，光这个小可怜就被转得越晕乎。
再来说说法拉第旋光，这可不得了，简直是光的一场奇幻冒险。
如果说自然旋光效应是光的小打小闹，那法拉第旋光就是光的超级大挑战。
磁场在这儿就像一个超级大反派，它大手一挥，光就只能乖乖听话开始旋转。
这磁场啊，像个霸道总裁一样，对光说：“你给我转！”光就像个小员工，不敢违抗命令。
自然旋光效应有点像大自然悄悄给光开的一个小玩笑。
那些具有旋光性的物质就像隐藏在森林里的小陷阱，光蹦蹦跳跳地进去了，出来就晕头转向。
而法拉第旋光则像是人类创造的魔法，我们用磁场这个魔法棒指挥着光跳舞。
自然旋光效应像是那种慢慢悠悠的旋转木马，光坐在上面还能享受一下悠闲的旋转时光。
可是法拉第旋光呢，就像是超级刺激的过山车，光在磁场这个轨道上呼啸而过，疯狂地旋转着，心脏都要被吓出来了。
你要是把自然旋光效应比作是老奶奶织毛衣时轻轻转动的毛线球，那法拉第旋光就是高速运转的洗衣机里的衣服，转得那叫一个快，都快转出幻影了。
从某种程度上说，自然旋光效应是光的小确幸，它给光的旅程增添了一点小惊喜。
而法拉第旋光就是光的大冒险，充满了未知和刺激。
这两种旋光现象就像两个性格迥异的小伙伴。
一个是温柔含蓄的，一个是热情奔放的。
自然旋光效应像是春天里轻轻吹拂的微风，让光微微晃动；法拉第旋光则像狂风暴雨，把光吹得东倒西歪。
有时候我就想啊，光在遇到自然旋光效应的时候，是不是像小朋友走进了满是玩具的房间，好奇又愉快地被带着转。
而遇到法拉第旋光，就像走进了鬼屋，被磁场这个大鬼吓得直打转。
自然旋光效应和法拉第旋光都是光世界里独特的风景，一个是大自然的鬼斧神工，一个是人类智慧的神奇创造。
旋光效应光电效应
旋光效应光电效应旋光效应和光电效应都是现代物理学领域中非常重要的现象。
二者在物理性质、应用场景以及研究范畴等方面存在着显著的差异。
接下来，我将为您详细介绍旋光效应和光电效应。
1. 旋光效应旋光效应，又称作菲涅尔旋光效应，是指当光线通过一些特殊材料时，由于分子或晶体的对称性不同，导致光线偏转，甚至旋转一定角度的现象。
这种现象通常会发生在具有手性的材料中，如葡萄糖、氨基酸等有机分子，以及石英、蓝宝石等晶体中。
旋光效应的原理是手性物质与圆极化光之间的相互作用。
圆极化光可以被分为左旋和右旋两种，当它经过手性物质时，由于手性物质的分子结构不对称，会导致圆极化光在物质中的传播速度不同，从而产生旋转。
旋光效应的角度大小和材料的性质、厚度、温度、波长等有关，是一种手性物质特有的光学现象。
旋光效应的应用非常广泛，可以用来检测和分离手性混合物，例如药物中的左右旋异构体，同时还广泛应用于化学、生物、医药、食品、化妆品等领域。
2. 光电效应光电效应是指在光照射下，金属或半导体发射电子的现象。
光电效应的发现是20世纪初量子力学发展的重要里程碑之一，也是描述光与物质相互作用的基本理论。
当光子能量达到或超过半导体或金属的逸出功时，物质表面的电子就会发生电离现象，从而形成电流。
电子的震荡频率与光的频率相同，而光子的能量与电子的动能之和等于光子的能量，因此光电效应被视为光子与物质相互作用的明确证据。
光电效应在许多领域都有着重要的应用，如太阳能电池、光电探测器、放射性元素探测、电影放映等。
通过光电效应，科学家们对光子和物质的相互作用有了更深刻的理解和应用。
综上所述，旋光效应和光电效应均是物理学中非常重要的现象，各自在实验原理、应用场景、理论研究等方面具有独特的特点。
我们可以通过深入学习这些现象来更好地理解光与物质的相互作用。
旋光性的原理
旋光性的原理旋光性是指光在通过某些物质时会发生偏振方向的旋转现象。
这种现象是由物质的分子结构和分子间相互作用引起的。
旋光性是光学中的一个重要现象，对于理解物质的性质和结构具有重要意义。
旋光性的原理可以通过两种方式来解释：分子旋光理论和电子云理论。
首先，我们来看分子旋光理论。
根据这个理论，旋光性是由于物质中的分子具有手性结构而引起的。
手性是指物质的镜像不能通过旋转和平移重合的性质。
在手性分子中，由于分子的空间结构不对称，使得光在通过物质时会发生旋转。
具体来说，当线偏振光通过手性分子时，由于分子的手性结构，光的电场矢量会在传播方向上发生旋转，从而改变光的偏振方向。
这种旋转的角度称为旋光角，用α表示。
旋光角的大小与物质的浓度、物质的分子结构以及光的波长有关。
其次，我们来看电子云理论。
根据这个理论，旋光性是由于物质中的分子或原子的电子云对光的电场产生的影响而引起的。
当光通过物质时，光的电场会与物质中的电子云相互作用。
由于电子云的分布不均匀，光的电场会受到不同方向上的电子云的影响不同，从而导致光的偏振方向发生旋转。
这种旋转的角度也称为旋光角，用α表示。
旋光角的大小与物质的分子或原子的电子云的分布情况有关。
无论是分子旋光理论还是电子云理论，都可以解释旋光性的原理。
旋光性的大小可以通过旋光角来描述，旋光角的正负表示旋光的方向，旋光角的大小表示旋光的强度。
旋光性可以通过旋光仪来测量，旋光仪是一种专门用来测量物质的旋光性的仪器。
旋光性在化学、生物、医药等领域有着广泛的应用。
在化学领域，旋光性可以用来研究物质的结构和性质。
通过测量物质的旋光性，可以确定物质的手性结构，从而帮助研究物质的立体构型和反应机理。
在生物领域，旋光性可以用来研究生物分子的结构和功能。
许多生物分子具有手性结构，通过测量生物分子的旋光性，可以了解生物分子的结构和功能，从而帮助研究生物的生理过程和疾病机理。
在医药领域，旋光性可以用来研究药物的性质和作用机制。
旋光现象
8-5 旋光现象
天然的蔗糖(C 分子, 天然的蔗糖(C12H22O11)分子,不论是从甘蔗 来还是从甜菜来,都是右旋的。 来还是从甜菜来,都是右旋的。 左旋, 生物体对 左旋,右旋的物质能够识别并能 作出选择。 作出选择。 而正好人体所需要的葡萄糖, 而正好人体所需要的葡萄糖, 其分子也是右旋的。 其分子也是右旋的。 天然氯霉素药能治病,它是左旋的。 天然氯霉素药能治病,它是左旋的。 而人工合成的氯霉素是左旋,右旋各一半, 而人工合成的氯霉素是左旋,右旋各一半, 只有一半有疗效,所以, 只有一半有疗效,所以,它的价格只是 天然氯霉素的一半。 天然氯霉素的一半。
L A
l
B
A: B: L:
起偏器， 起偏器， 检偏器， 检偏器， 盛有液体旋光 物质的管子. 物质的管子
8-5 旋光现象
旋光现象 一、物质的旋光性： 物质的旋光性： 1811年实验物理学家阿喇果发现， 1811年实验物理学家阿喇果发现， 年实验物理学家阿喇果发现 线偏振光通过某些透明物质时， 线偏振光通过某些透明物质时， 其偏振面将旋转一定的角度。 其偏振面将旋转一定的角度。
据此可制成“量糖计” 并发展为“量糖术” 据此可制成“量糖计”，并发展为“量糖术”
其他应用：分析化工产品、 其他应用：分析化工产品、药剂中的 右旋光异构体的成分， 左、右旋光异构体的成分，…
[a ] — 溶液的比旋光率
某些液体或溶液有左旋或右旋, 某些液体或溶液有左旋或右旋,是由于 其分子本身具有螺旋状结构引起的。 其分子本身具有螺旋状结构引起的。
2）左旋物质 面对着光源观察，使光振动面的 ） 面对着光源观察， 旋转为逆时针的旋光物质.（如蔗糖溶液） 旋转为逆时针的旋光物质 （如蔗糖溶液）
8-5 旋光现象
2021新旋光现象及应用专业资料
【实验仪器】
a．>或<零度视场 b．零度视场 c．<或>零度视场 d．全亮视场
图2 零度视场的分辨
将装有一定浓度的某种溶液的试管放入旋光仪后，由于溶液具有 旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场便发生了变化，转 动度盘调节手轮，使再次出现亮度一致的零度视场，这时检偏片转过 的角度就是溶液的旋光度，从视窗中的读数可求出其数值。
(2)调节旋光仪的目镜，使视场中a、b区域及分界线十分清晰；转动检偏器，观察并 熟悉视场明暗变化的规律；
(3)熟悉角游标尺的读数方法，记录最大仪器误差；
(4)检查仪器零位是否准确，即在仪器未放试管时，将旋光仪调到图2（b）所示的状 态，看到视场两部分亮度均匀且较暗时，记下刻度盘上左右两游标窗口上的相 应读数，作为零位读数；
1、观察了解线偏振光通过旋光物质的旋光现象； 旋转的角度 称为旋光度。 (8)从所作的曲线上查找出待测糖溶液的浓度。 图3 旋光仪读数示意图 旋光性物质不仅限于像石英、朱砂等固体，还包括糖溶液、松节油等具有旋光性质的液体。 (1)接通电源并开启仪器电源开关，约5分钟后钠光灯发光正常，就可以开始工作； 将装有一定浓度的某种溶液的试管放入旋光仪后，由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场便发生了变化，转 动度盘调节手轮，使再次出现亮度一致的零度视场，这时检偏片转过的角度就是溶液的旋光度，从视窗中的读数可求出其数值。 (1)接通电源并开启仪器电源开关，约5分钟后钠光灯发光正常，就可以开始工作； 偏振光通过某种物质后，其振动面将以光的传播方向为轴线转过一定的角度 ，这种现象叫做旋光现象。 3、学会用旋光仪测糖溶液的旋光率和浓度； 图1 旋光仪构造示意图 旋转的角度 称为旋光度。 旋转的角度 称为旋光度。
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8-5 旋光现象
λ
磁致旋光物质 B d
ψ
ψ =V ⋅ d ⋅ B
V：费德尔常量
V ~ 10 4 − 10 5 m − 1 ⋅ T − 1
磁致旋光效应也能用于光通讯: 磁致旋光效应也能用于光通讯: 若磁场B是由信号电流i产生(或调制)的, 若磁场B是由信号电流i产生(或调制) 信号电流i的变化→磁场B的变化, 信号电流i的变化→磁场B的变化, 旋转角ψ变化, →旋转角ψ变化, 通过的光强也变化. →P2通过的光强也变化. -------这就是光通讯的原理 这就是光通讯的原理. 这就是光通讯的原理
8-5 旋光现象
一 旋光现象 偏振光通过某些物质后， 旋光现象 偏振光通过某些物质后，其振动面 一定的角度. 将以光的传播方向为轴线转过 一定的角度 能产生旋光现象的物质 （ 旋光物质 能产生旋光现象的物质.（如石英 晶体、糖溶液、酒石酸溶液等） 晶体、糖溶液、酒石酸溶液等） 旋光仪 观察偏振光振动面旋转的仪器. 观察偏振光振动面旋转的仪器
单色 自然光 偏振片1 偏振片 石英晶片 偏振片2 偏振片
θ
θP
现消光） P’2（现消光）
P2（原消光） 原消光）
偏振化方向
d
光轴方向 不产生双折射) (不产生双折射)
偏振化方向
8-5 旋光现象
设 ∆ψ 为偏振光通过旋光物质后振动面所转过 的角度 对于旋光性物质的溶液 对于旋光性物质的溶液
∆ψ = al
8-5 旋光现象
磁致旋光 利用人工方法也可产生旋光性， 利用人工方法也可产生旋光性，其中最 重要的是磁致旋光 也称为法拉第旋光 磁致旋光， 法拉第旋光， 重要的是磁致旋光，也称为法拉第旋光， 是法拉第1845年发现的。 1845年发现的 是法拉第1845年发现的。
水、二硫化碳、食盐、乙醇等是磁致旋光物质。 二硫化碳、食盐、乙醇等是磁致旋光物质。
E
ω
EL o
ω
·
ER
线偏振光可看作是同频率、 线偏振光可看作是同频率、 等振幅、 等振幅、有确定相位差的 左(L)、右(R)旋圆偏振光 的合成。 的合成。
υL ≠υR →nL ≠ nR
初相为0 设:入射时L，R 初相为0，旋光物质长d. nR > nL 即 υ L > υ R
8-5 旋光现象 (a)
2）左旋物质 面对着光源观察，使光振动面的 ） 面对着光源观察， 旋转为逆时针的旋光物质.（如蔗糖溶液） 旋转为逆时针的旋光物质 （如蔗糖溶液）
8-5 旋光现象
例如，石英晶体有左旋,右旋两类旋光体, 例如，石英晶体有左旋,右旋两类旋光体, 是因为它的分子的空间排列方式有两类。 是因为它的分子的空间排列方式有两类。 二、菲涅耳的解释： 菲涅耳的解释：
L A
l
B
A: B: L:
起偏器， 起偏器， 检偏器， 检偏器， 盛有液体旋光 物质的管子. 物质的管子
8-5 旋光现象
旋光现象 一、物质的旋光性： 物质的旋光性： 1811年实验物理学家阿喇果发现， 1811年实验物理学家阿喇果发现， 年实验物理学家阿喇果发现 线偏振光通过某些透明物质时， 线偏振光通过某些透明物质时， 其偏振面将旋转一定的角度。 其偏振面将旋转一定的角度。
c — 溶液的浓度
ψ = [a] ⋅ c ⋅ d
据此可制成“量糖计” 并发展为“量糖术” 据此可制成“量糖计”，并发展为“量糖术”
其他应用：分析化工产品、 其他应用：分析化工产品、药剂中的 右旋光异构体的成分， 左、右旋光异构体的成分，…Βιβλιοθήκη [a ] — 溶液的比旋光率
某些液体或溶液有左旋或右旋, 某些液体或溶液有左旋或右旋,是由于 其分子本身具有螺旋状结构引起的。 其分子本身具有螺旋状结构引起的。
ψ
(b)
d E 同一时刻 E EL ER
在出射面上它们 的位相， 的位相，分别比 入射面处的位相 落后， 落后， 看旋转矢量图: 看旋转矢量图
ϕR = −
ψ
EL
ϕR ϕL
ER (a) (b)
λ nLd ϕL = − ⋅ 2π < 0 λ ϕR > ϕL
由图示， 由图示，有：
nRd
⋅ 2π < 0
8-5 旋光现象
8-5 旋光现象
光隔离器
P B
ψ
M
· ·
··
磁致旋光物质
令ψ = 45° ，则 2ψ = 90°，
→ 消除反射光的干扰
8-5 旋光现象
天然的蔗糖(C 分子, 天然的蔗糖(C12H22O11)分子,不论是从甘蔗 来还是从甜菜来,都是右旋的。 来还是从甜菜来,都是右旋的。 左旋, 生物体对 左旋,右旋的物质能够识别并能 作出选择。 作出选择。 而正好人体所需要的葡萄糖, 而正好人体所需要的葡萄糖, 其分子也是右旋的。 其分子也是右旋的。 天然氯霉素药能治病,它是左旋的。 天然氯霉素药能治病,它是左旋的。 而人工合成的氯霉素是左旋,右旋各一半, 而人工合成的氯霉素是左旋,右旋各一半, 只有一半有疗效,所以, 只有一半有疗效,所以,它的价格只是 天然氯霉素的一半。 天然氯霉素的一半。
（
λ 一定 ）
L A
l
B
α
C 为旋光物质的浓度 l 为旋光物质的透光长度
为一与旋光物质有关的 常量
对于固体旋光物质 对于固体旋光物质 固体
α 为一与旋光物质及入射光的波长有关的有关的常量
a = αC
∆ψ = αCl
8-5 旋光现象
二 旋光物质的分类
1）右旋物质 面对着光源观察，使光振动 ） 面对着光源观察， 面的旋转为顺时针的旋光物质.（如葡萄糖溶液） 面的旋转为顺时针的旋光物质 （如葡萄糖溶液）
π ψ = ( nR − nL ) ⋅ d λ
令
π α = ( nR − nL ) λ
——旋光率 旋光率
所以
ψ = a⋅ d ⋅
，
由上式看出， 由上式看出， nR > nL 时，ψ > 0 即振动面向左旋（对着光看）。 即振动面向左旋（对着光看）。
8-5 旋光现象
量糖术 对溶液 式中
[a ]⋅ c = a — 溶液的旋光率