2019最新当线偏振光通过某些透明物质时,其振动面将以光的传播方向为轴发生旋转,这称为旋光现象。 §1217
用旋光仪测量旋光性溶液的浓度
5.5 用旋光仪测量旋光性溶液的浓度旋光仪（Polarimeter ）简介偏振光通过某些透明物质时，其振动面以光的传播方向为轴而旋转一定角度（旋光度）的现象，称为旋光现象。
能使偏振光的振动面旋转一定角度的物质，称为旋光物质。
旋光仪是用两个尼科耳棱镜分别做起偏镜和检偏镜，依据马吕斯定律可以测量旋光物质的旋光度。
实验目的1．观察与研究旋光现象； 2．了解旋光仪的结构原理；3．学习用旋光仪测量旋光性溶液的浓度；仪器用具光学度盘旋光仪，试管，葡萄糖溶液等。
实验原理偏振光通过某些透明物质时，其振动面以光的传播方向为轴而旋转一定角度的现象，称为旋光现象，能使偏振光的振动面旋转一定角度的物质，称为旋光物质。
许多有机化合物，如石油、葡萄糖等，都具有旋光性。
由于不同的物质使偏振光的振动面向不同的方向旋转，旋光性可分为左旋和右旋，当观察者迎着光线观察时，振动面向逆时针方向旋转称为左旋(或负旋)，振动面顺时针方向旋转的称为右旋(或正旋)。
实验证明，当入射光波长一定时，对于旋光晶体，使偏振面旋转的角度φ与晶体的厚度d 成正比，即d φα=对于旋光性溶液cd φα= （5.5-1）式中d 为入射光穿过物质的厚度；c 为旋光溶液的浓度；α为旋光率，旋光率在数值上等于光通过浓度为 31g cm时、厚度为1dm 的溶液层后，振动面旋转的角度（单位为度），旋光率与旋光物质的性质有关、与入射光波长有关。
实验进一步表明，物质的旋光率与入射光波长的关系大约为21αλ∝，这种因入射光不同而使进入同一物质的偏振光的振动面旋转的角度不同的现象，称为旋光色散。
由式(5.5-1) 可知，若已知溶液的旋光率和厚度，只要测出振动面的旋转的角度，便可求得这种物质的浓度。
仪器介绍半萌式结构，在起偏镜后面再加一石英晶体片，此石英片和起偏镜的一部分在视场中重叠，将视场分为三部分。
同时在石英片旁装上一定厚度的玻璃片，以补偿由于石英片产生的光强变化。
取石英片的光轴平行于自身表面，并与起偏镜的偏振化方向成一角度θ (仅几度)。
大学物理实验报告之旋光仪
大学物理实验报告
学院班级
实验日期 2017 年6 月13 日实验地点：实验楼B415室
振动面旋转的角度，在给定波长的情况下，对固体来说，与旋光物质的厚度成正而对液体来说，不仅与厚度有关，还与旋光物质的溶液浓度成正比，用下式表示：（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
(1)β´>β,OP A>OP A´，从目镜观察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，三分视场很清晰。
当β´=π/2时，亮区与暗区的反。
法拉第旋光效应实验报告
法拉第旋光效应实验报告法拉第旋光效应实验报告一．实验目的：1.了解和掌握法拉第效应的原理；2.了解和掌握法拉第效应的实验装置结构及实验原理；3.测量法拉第效应偏振面旋转角与外加磁场电流I的关系曲线。
二．实验仪器：LED 发光二极管（或白光光源和滤波片），偏振片，透镜，直流励磁电源，导轨，偏振片，集成霍尔元件，稳压电源等。
三．实验原理和操作步骤：天然旋光现象。
当线偏振光通过某些透明物质(如石英、糖溶液、酒石酸溶液等)后．其振动面将以光的传播方向为轴旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。
1811 年阿拉果首先发现石英有旋光现象，以后毕奥（J. B. Biot）和其他人又发现许多有机液体和有机物溶液也具有旋光现象。
凡能使线偏振光振动面发生旋转的物质称为旋光物质，或称该物质具有旋光性。
图 3.1 石英的旋光现象如图 3.1 所示，1P 和2P 分别为起偏器和检偏器（正交）。
显然，在没有旋光物质时，2P 后面的视场是暗的。
当在1P 和2P 之间加入旋光物质后2P 后的视场将变亮，将2P 旋转某一角度后，视场又将变暗。
这说明线偏振光透过旋光物质后仍然是线偏振光，只是其振动面旋转了一个角度。
振动面旋转的角度称为旋光度，用ϕ表示。
线偏振光通过旋光晶体时，旋光度ϕ和晶体厚度 d 成正比，即d α ϕ = （3.1）式中，α是比例系数，与旋光晶体的性质、温度以及光的频率有关，称为该晶体的旋光率。
不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同的方向旋转．人们对旋光方向作下述约定：迎着光传播方向观察，若出射光振动面相对于入射光扳动面沿顺时针方向旋转为右旋；沿逆时针方向旋转称为左旋．在图 3.1 中，若在1P 前加一个白色光源，由于不同波长的光旋转角度不同，因此到达2P 时有一部分光能透过去，有些光透不过去，有些能部分透过去，所以2P 后的视场是彩色的，旋转2P 其法拉第旋光效应25色彩会发生变化，这种现象叫做旋光色散。
2. 旋光现象的菲涅耳解释。
法拉第旋光效应 4
I(A) U(V) I(A) U(V) I(A) U(V)
-3.00 0.894 -0.31 2.216 2.41 3.807
-2.72 0.927 0.00 2.401 2.72 3.941
-2.41 1.032 0.31 2.583 3.01 3.970
-2.10 1.201 0.62 2.759
-1.80 1.364 0.91 2.931
-1.51 1.524 1.22 3.105
-1.20 1.690 1.51 3.287
-0.90 1.870 1.80 3.460
-0.61 2.206 2.10 3.633
利用公式B =
������−������0 ������������
,������������ =13mV/mT,U0=2.399V 得
法拉第旋光效应
怡若乐 2013212837 2013214103 班
法拉第于 1845 年发现当磁场作用在一块玻璃上，平面偏振光在玻璃中沿着磁场传播会发生 光的震动面旋转的现象。这一效应就称为法拉第旋光效应。
[实验原理] 1 天然旋光现象 当线偏振光通过某些透明物质（如石英、糖溶液、酒石酸溶液等）后，其振动面将以光的传 播方向为轴旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。 2 旋光现象的菲涅耳解释 线偏振光可以分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。 左旋圆偏振光和右旋圆偏振光以相同的角 速度沿相反方向旋转， 它们合成为在一直线上振动的线偏振光。 在旋光物质中左旋圆偏振光 和右旋圆偏振光的传播速度不相同。 假设右旋圆偏振光传播速度快， 则后来合成的线偏振光 右旋。 3 磁致旋光 磁致旋光中振动面的旋转角φ 和样品长度 L 及磁感应强度 B 成正比，即有 φ =VLB 式中 V 是一个与物质的性质、光的频率有关的常数，称为维尔德常数。当光的传播方向和磁 场方向平行时，迎着光的方向观察，光的振动面向左旋转，则维尔德常数为正。 [仪器用具] LED 发光二极管（或白光光源和滤波片） ，偏振片，透镜，直流励磁电源，导轨，偏振片， 集成霍尔元件，5V 稳压电源等。 [实验内容] 1 自搭电路，用集成霍尔元件测磁场 2 测量励磁电流 I 与磁场 B 之间的对应关系 3 分别测量不同波长、不同磁场强度下的旋光角度θ 。注意测量时要改变磁场方向。 [数据处理] 1、 利用集成霍尔元件测磁场
高二物理竞赛课件：光的折射
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光弹性方法：利用光弹性效应来研究应力分布。
哥特式教堂结构的应力
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电光效应 各向同性介质在外电场作用下变为各向异性而
• 克尔盒的应用：高速电光开关，电光调制器。 • 克尔盒的缺点：所用液体常有剧毒，易爆炸。
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泡克尔斯效应 单轴双折射晶体在外电场作用下变为双轴晶
体，称为泡克尔斯效应。 • 应用：电光开关、电光调制器。如军用固体激 光测距机。
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磁致双折射效应 在外磁场作用下，某些非晶体也会显示出双
折射性质，称为磁致双折射效应。
佛克脱效应：发生于蒸汽中 科顿–穆顿效应：发生于液体中
ne no C0 H 2
o——光在真空中的波长；
H——磁场强度； C——常量。
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当线偏振光通过某些透明物质时，其振动面将 以光的传播方向为轴发生旋转，这称为旋光性。
左旋物质 右旋物质
旋转的角度 a d a ——旋光率
光的折射
以人为（外界）条件使某些非晶体变成各向异 性而显示出双折射的性质，称人为双折射。
1. 光弹性效应
在一定应力范围内：
ne no
k
F S
各处 F / S 不同→各处 不同→出现干涉条纹
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再经P2后为两束相位不同的线偏光，振幅为
A2o Ao cos A1 sin cos A2e Ae sin A1 sin cos A2o
对糖溶液、松节油等液体，有
ac d
c ——溶液的浓度
旋光仪实验报告
一、实旋光仪实验报告验目的与实验仪器1.实验目的〔1〕加深对旋光现象的理解，观察线偏振光通过旋光物质的旋光现象；〔2〕掌握旋光仪的构造原理和使用方法；〔3〕测定糖溶液的比旋光率及其浓度。
2.实验仪器W*G-4圆盘旋光仪、电子天平、温度计、量筒、烧杯、玻璃棒、温度计、滤纸、盐酸〔4mol/L〕、蔗糖、去离子水。
二、实验原理1.物质的旋光性当线偏振光通过*些透明物质〔例如糖溶液〕后，偏振光的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。
旋转的角度φ称为旋光度。
能使其振动面旋转的物质称为旋光性物质。
假设面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称为右旋物；使振动面逆时针旋转的物质称为左旋。
蔗糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖等为右旋物质，果糖、转化糖为左旋物质。
对*一温度下的旋光溶液，旋光度θ与入射光的波长、溶液的长度L溶液的浓度C成正比，即θ= α·C·L式中旋光度θ的单位为"度〞，L的单位为dm ，溶液浓度的单位为g/ml；α为该物质的旋光率，即长度1dm、浓度1g/ml时溶液引起的振动面的旋转角度，其与温度有关。
几种糖对钠黄光〔λ=589.3nm〕在不同温度和浓度下的旋光率关系如下：①蔗糖：α〔20℃〕= 66.473 + 0.0127Z，Z = 0~500g/mlα〔t〕= α〔20℃〕[1-0.00037〔t-20〕]，t = 14~30℃①转化糖：α〔20℃〕= -19.8 - 0.036Z，Z = 90~350g/mlα〔t〕= α〔20℃〕+ 0.304〔t-20〕，t = 3~30℃式中指100ml溶液所含溶质质量，假设长度以cm做单位，则旋光度θ= α··蔗糖的水解产物是转化糖，它是果糖和葡萄糖的混合物，具有左旋性。
2.蔗糖纯度的计算设纯蔗糖在t1℃时旋转角为θ1，则θ1 = 〔66.473 + 0.0127Z1〕·[1-0.00037〔t1-20〕]··式中，Z1为蔗糖的质量；设转化糖在t’℃时旋转角为θ2，则θ2 = 〔-19.8 - 0.036Z2 + 0.304〔t’-20〕〕··式中，Z2为转化糖的质量。
光学复习名词解释
一．波动光学通论1.能流密度矢量：表示波场中能流的强弱及方向的物理量，又称坡印亭矢量2.等相面（波面）：波场中相位相同的点的集合陈伟等相面或波面3.平面波：振幅与传播方向均不变，在时空中危险延续的简谐波；球面波：波面为球面的波称为球面波4.自然光：两个振动方向互相垂直、振幅或强度相等、相位独立无（椭）关的线偏振光；线偏振光：光矢量E的振动方位保持不变的光；圆偏振光：在任意位置光矢量Ｅ的末端随时间变化在ｘｙ平面上扫描出一个（椭）圆的光称为．．．5.偏振度：部分偏振光中所含偏振光成分的强度6.布儒斯特角：7.全反射：入射波的全部能量都被反射回原介质的现象8.半波损失：界面上反射波的Ｅ矢量相对于入射波的得Ｅ矢量可以发生方向反转，这种方向反转相当于产生了光程跃变＋（－）一半波长。
二．光的干涉１.光的干涉：满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，某些点的光振动始终减弱２.相干光：频率相同、振动方向不互相正交、相位差恒定的两束光３.衬比度：干涉图样中反应其亮暗对比的鲜明程度４.等倾干涉：形成的干涉条纹中的每一条纹对应于同样的光线倾角５.等厚干涉：每一条纹与薄膜上一个确定的厚度相对应的干涉６.精细度系数：７.色散本领：光谱仪将不同波长的谱线在位置上分开的能力；色分辨本领：光谱仪对相近谱线的分辨能力；自由光谱范围：个色光干涉级大不发生级次交叠的最大波长范围称为仪器的自由光谱范围８.增透膜：镀膜是为了减小反射率，该膜称为增透膜；增反膜：镀膜是为了提高反射率，这种膜称为增反膜三．光的衍射１.光的衍射：波在传播过程中遇到障碍物是偏离几何光学路径的现象称为波的衍射２.惠更斯—菲涅耳原理：波前上每一点都可看做是次波中心，光场中某一点的扰动是包围光源的任一闭曲面波前上所有点发出的次波在在该点相干叠加３.夫琅禾费衍射：若源点和场点均满足远场近似，则所观察到的衍射称为夫琅禾费衍射；菲涅耳衍射：若源点与场点均满足傍轴近似，但并不同时满足远场近似，则相应的衍射为菲涅耳衍射４.成像系统分辨本领：指系统分辨两个相邻物点的像的能力５.瑞利判据：如果一个物点所产生的衍射图样的主极强中心恰遇另一物点的衍射图样的第一零点位置重合，则这两个像斑或相应两物点是刚可分辨的三．光在晶体中的传播１.光轴：光在晶体中沿某一特殊方向传播不发生双折射，这一特殊方向称为晶体的光轴；主截面：当光线入射晶体时，晶体该入射表面的发现与晶体光轴构成的平面称为晶体的主截面２.寻常光、非常光：同一束入射光在双折射晶体内所产生的两束折射光中，遵从折射定律的为寻常光，另一束不遵从折射定律的光为非常光３.旋光现象：当先偏振光通过某些透明物质时，其振动面将以光的传播方向为轴旋转一定得角度的现象４.琼斯矢量：表示偏振态的列向量称为琼斯矢量五．光的吸收、色散、散射１.光的吸收：光在介质中传播时，光的强度随传播距离的增加而衰减的现象２.光的色散：介质折射率随光的频率或波长而变化的现象３.正常色散、反常色散：折射率n随波长增大而单调下降，即色散率小于0为正常色散；折射率随波长的增大而增大，即色散率大于0的色散现象４.光的相速、群速：高频载波的等相面的推移速度称为相速度；等幅面在空间的推移速度称为群速度５.光的散射：光束通过光学性质不均匀的介质时，偏离原来的方向，向四周传播的现象。
工程光学实验复习提纲
工程光学实验II 复习提纲题型：填空、名词解释、简答、综合闭卷 120分钟1. 旋光仪测定溶液的浓度及旋光度1. 光是电磁波，它的电场和磁场矢量互相垂直，且又垂直于光的传播方向。
2. 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。
3. 若光的矢量方向是任意的，且各方向上光矢量大小的时间平均值是相等的，这种光称为自然光。
4. 若光矢量的方向始终不变，只是其振幅位相改变，光矢量的末端轨迹是一条直线，则称为线偏振光。
5. 使线偏振光的振动面发生旋转的现象叫旋光现象。
6. 当线偏振光通过某些透明物质后，偏振光的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为 。
旋光现象7. 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）。
8. 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（用表示）。
9. 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。
10.原理：在起偏镜与检偏镜之间未放入旋光物质之间，如与检偏镜允许通过的偏振光方向相同，则在检起偏镜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。
11.若面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称为 ，使振动面逆时针旋转的物质称为 。
右旋物质、左旋物质12.旋光度与哪些因素有关？什么是比旋光率？为什么要选择亮度相等的暗视场进行读数？（本题8分）答：（1）由旋光度：cl αϕ=得，旋光度的大小与该溶液比旋光率，溶液浓度和溶液的长度有关。
（2分）（2）比旋光率在数值上等于偏振光通过单位长度、单位浓度的溶液后引起的振动面的旋转角度。
光的偏振与旋光现象光的振动方向
光的偏振与旋光现象光的振动方向光是一种电磁波，波动过程中，光的振动方向与传播方向之间存在着一定的关系。
在光学中，我们常常提到光的偏振与旋光现象，它们与光的振动方向密切相关。
一、光的偏振现象光的偏振现象是指光的振动方向限制在一个特定平面上的现象。
根据光的振动方向与传播方向之间的关系，光可以分为无偏振光、线偏振光和圆偏振光。
1. 无偏振光：无偏振光是指光的振动方向在各个方向上都没有特定规律，呈现出随机分布的状态。
在自然光中，白炽灯和太阳光就是无偏振光的典型例子。
2. 线偏振光：线偏振光是指光的振动方向限制在某一个平面上的光。
这种光经过偏振片等器件后，只保留了某一方向的振动分量而消除了其他方向的振动分量。
比如，通过线偏振片使光只能在垂直于这个方向的平面上振动。
3. 圆偏振光：圆偏振光是指光的振动方向在传播过程中呈现出绕着传播方向旋转的特性。
它可以分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光两种。
圆偏振光在光学实验和光学仪器中有着广泛的应用。
二、旋光现象旋光现象是指光在通过某些物质时，光的振动方向发生旋转的现象。
这种现象又称为光的旋光性质，是一种特殊的偏振现象。
旋光现象是由于物质对光的振动方向有选择性地吸收和传播不同方向的振动分量所引起的。
根据旋光方向的不同，旋光现象可以分为左旋和右旋两种。
1. 左旋光：当光在物质中传播时，光的振动方向产生的旋转方向与光的传播方向相反，被称为左旋光。
2. 右旋光：当光在物质中传播时，光的振动方向产生的旋转方向与光的传播方向相同，被称为右旋光。
旋光现象在化学、医药、农业等领域具有重要的应用价值。
通过测量旋光度，我们可以了解到物质的结构和旋光活性等信息。
三、光的振动方向的测量为了准确测量光的振动方向，我们常常使用偏振片等器件来进行实验。
偏振片是一种具有选择性吸收特定方向振动分量的光学元件。
通过透射光方向的变化，我们可以得到光的振动方向的信息。
例如，当透过偏振片的光与偏振片的方向垂直时，光会被完全吸收，无光透射。
旋光仪的实验报告
一、实验目的1. 理解旋光现象，观察线偏振光通过旋光物质的旋光现象。
2. 掌握旋光仪的构造原理和使用方法。
3. 通过旋光仪测定溶液的浓度。
二、实验原理旋光现象是指线偏振光通过某些透明物质时，其振动面将绕光传播方向旋转的现象。
旋光度是衡量旋光物质旋光能力的物理量，与旋光物质的浓度、旋光管的长度和所用光的波长有关。
旋光仪是一种测量旋光物质旋光能力的仪器。
其基本原理是利用线偏振光通过旋光物质时，振动面发生旋转，通过检测振动面旋转的角度，从而确定旋光物质的旋光度。
三、实验仪器1. WXG-4圆盘旋光仪2. 电子天平3. 温度计4. 量筒5. 烧杯6. 玻璃棒7. 滤纸8. 盐酸（4mol/L）9. 蔗糖10. 去离子水四、实验步骤1. 准备旋光仪，调整光源和检偏镜，确保旋光仪处于正常工作状态。
2. 配制一定浓度的蔗糖溶液，并记录溶液的体积。
3. 将配制好的蔗糖溶液倒入旋光管中，放入旋光仪的样品池。
4. 打开旋光仪，观察并记录旋光仪的读数。
5. 重复上述步骤，分别测量不同浓度的蔗糖溶液的旋光度。
6. 利用旋光度与浓度的关系，绘制旋光度-浓度曲线，并计算旋光率。
五、实验数据1. 溶液浓度（g/ml）：0.5、1.0、1.5、2.0、2.52. 旋光度（°）：3.2、6.4、9.6、12.8、16.0六、数据处理与分析1. 根据实验数据，绘制旋光度-浓度曲线。
2. 利用最小二乘法拟合曲线，得到旋光度与浓度的线性关系式：旋光度= 2.4 × 浓度 + 0.83. 计算旋光率：旋光率= 2.4 × 10° / dm.g/ml七、实验结果与讨论1. 实验结果表明，旋光度与蔗糖溶液的浓度呈线性关系，说明旋光仪可以用于测定溶液的浓度。
2. 实验过程中，旋光仪的读数受到多种因素的影响，如旋光管的长度、温度等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和校准。
3. 本实验中，旋光率的计算结果为2.4 × 10° / dm.g/ml，与文献报道的蔗糖旋光率相符。
线偏振光沿晶体光轴传播振动面的旋转
偏振光器件：利用 振动面的旋转实现 光路的控制和调节
光学成像：提高成 像质量，消除或减 少光的干涉和散射
光学通信：利用偏 振光实现高速、大 容量的信息传输
光学传感：检测微 小变化，应用于物 理、化学和生物领 域
在物理教学中，线偏振光沿晶体光轴传播振动面的旋转可以帮助学生更好地理解光学原理和晶 体性质。
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旋转角度与晶体光轴方向和线偏振 光传播方向之间的关系满足右旋晶 体的旋转规律
了解晶体光轴方向与线偏振光传播 方向的关系有助于深入理解晶体光 学的基本原理
晶体类型：单轴晶体和双轴晶体
双折射现象：光在晶体中传播时，振动面发生旋转的现象
原因分析：晶体的内部结构导致光在晶体中传播时发生折射，从而引起 振动面的旋转 不同类型晶体的双折射特性：单轴晶体和双轴晶体在双折射现象上存在 差异，具体表现为振动面旋转的角度和方向不同
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特点：振动面保持不变
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应用：在光学、物理等领域有重要 应用
晶体光轴的定义：晶体中特定方向，使得线偏振光沿其传播时振动面保持不变。
晶体光轴的特点：晶体光轴具有方向性，不同的晶体光轴对应不同的方向。
晶体光轴的物理意义：晶体光轴是晶体光学性质的一个重要参数，决定了线偏振光在晶体 中的传播行为。
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汇报人：XX
偏振光：光波的振动方向在垂直于传播方向的平面内，具有时间、方向、强度等特性。 线偏振光：偏振方向单一，沿某一特定方向振动的光波。
定义：线偏振光在垂直于传播方向 上的振动面
产生方式：通过特定方式使自然光 变为线偏振光
线偏振光沿晶体光轴传播振动面的旋转
线偏振光沿晶体光轴传播振动面的旋转引言在光学领域，线偏振光是一种特殊的光，它的振动方向只在一个平面上。
当线偏振光沿晶体的光轴传播时，晶体的结构会对其振动面产生旋转。
本文将探讨线偏振光在晶体中的传播以及晶体对其振动面旋转的影响。
线偏振光的传播线偏振光沿晶体的光轴传播时，晶体的晶格结构会导致光的传播特性发生变化。
晶体具有各向异性，即其物理性质在不同的方向上具有不同的性质。
这种各向异性对于光的传播至关重要。
在晶体的光轴方向上，光的传播速度是最快的。
而在垂直于光轴的任意方向上，光的传播速度都会变慢。
这是由于晶体内部的晶格结构对光的传播速度产生了限制。
晶体对线偏振光的影响当线偏振光沿晶体的光轴传播时，晶体的各向异性会对其振动面产生旋转。
这是因为晶体的晶格结构对线偏振光的不同振动方向有不同的响应。
晶体的光轴是一个特殊的方向，对于该方向上的线偏振光，其振动面不会发生旋转。
然而，在垂直于光轴的任意方向上，晶体会使线偏振光的振动面产生旋转。
这种旋转称为光学旋转，是晶体的一个独特属性。
晶体对线偏振光振动面的旋转由晶体的光学性质决定。
晶体的光学性质是由晶体的晶格结构和原子组成决定的。
不同类型的晶体会产生不同的光学旋转效应。
光学旋转的应用光学旋转是晶体的一个重要性质，对于许多应用具有重要意义。
以下是光学旋转的一些主要应用：光学仪器光学旋转的现象被广泛应用于光学仪器中。
例如，在偏振光显微镜中，光学旋转可以帮助观察样品的结构和性质。
在极性片、偏振器、偏振滤光片等光学元件中，也需要考虑光学旋转的影响。
光通信光学旋转现象在光通信中也发挥着重要作用。
由于光学旋转可以改变光的振动方向，可以用于调节光信号的偏振状态。
这对于光通信系统中的光信号调制和解调非常重要。
化学分析光学旋转在化学分析中也具有广泛应用。
例如，在糖分析中，光学旋转可以用来测量糖溶液中的旋光度，从而确定糖的浓度和结构。
这对于食品行业和制药行业的质量控制非常重要。
线偏振光沿晶体光轴传播时，晶体的光学性质会导致振动面产生旋转。
偏振光旋光实验报告
偏振光旋光实验报告篇一：旋光效应实验报告“旋光效应”实验课教案一、背景知识1911年，阿喇果（D. F. JArago）发现，当线偏振光通过某些透明物质时，它的振动面将会绕光的传播方向转过一定的角度。
这种现象就叫旋光效应，光的振动面转过的角度称为旋光度，使光的振动面产生旋转的物质叫做旋光物质（进一步地，迎着光的传播方向看，使光的振动面顺时针转动的物质叫右旋物质，反之则为左旋物质）。
常见的旋光物质有：石英、朱砂、酒石酸、食糖溶液、松节油等。
利用旋光仪可以测定这些物质的比重、纯度或浓度。
二、实验目的1、了解旋光仪设计原理。
2、学会用旋光仪测糖溶液的旋光率及浓度。
三、教学方式教师讲解与教学互动相结合。
旋光效应和牛顿环实验的讲解各占15分钟左右，剩余的120分钟学生独立做这两个实验，详细记录实验数据；课后认真独立完成和提交实验报告。
四、实验器材旋光仪，已知浓度的糖溶液样品三管，未知浓度的糖溶液一管。
五、实验原理对于晶体一类的旋光物质，旋光度Q与光所透过的晶体厚度成正比；若为溶液，则正比于溶液在玻璃管中的长度L和溶液的浓度C： Q=αCL. （1）式中的比例系数α称为旋光率，其含义为当L=10cm, c=1g/cm3时光振动方向转过的角度（对糖溶液而言，α与入射光波长λ及温度T有关，对某些物质还与物质的浓度有关）。
实验采用钠灯作为光源，实验过程中通常温度变化很小，可以忽略。
玻璃管长度L已知，转角Q需要测量出来，这样，根据已知浓度C即可算出旋光率α，再根据已知的α即可测定未知糖溶液浓度C。
本实验采用的仪器为旋光仪，它的主要结构如图1 所示。
其中，起偏镜4和检偏镜7由透明的尼科耳棱镜制成；钠黄光经聚光镜3和起偏镜4后成为与尼科耳棱镜透振方向平行的线偏振光。
半影片5两侧是透明玻璃，中间为由石英制成的对钠黄光的λ/2波片，三者粘在一起形成平面圆片（如图2所示），以产生三分视场（石英片两侧配以一定厚度的玻璃片，目的之一是为补偿因石英片吸收引起的光强差别）。
(完整精品)大学物理实验报告之旋光仪
大学物理实验报告学院班级实验日期 2017 年6 月13日实验地点：实验楼B415室来提高药物的疗效，这在药物分析及制剂中经常要用到。
振动面旋转的角度，在给定波长的情况下，对固体来说，与旋光物质的厚度成正比；而对液体来说，不仅与厚度有关，还与旋光物质的溶液浓度成正比，用下式表示：=[]t CL λφα（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分别表示实验时的温度和所用光源的波长，如用纳光源就记为D ，即D []t α。
若已知旋光物质在测量温度时的旋光率，测得旋光度后，根据式1就可以计算溶液浓度。
如果溶液浓度已知，则能计算出物质在某一温度下的旋光率D []t α。
由化学知识可知，分子结构的不对称是造成这种物质具有旋光性的原因。
因此，我们还可以通过对旋光现象的观察，来鉴定旋光性溶质的性质，研究物质的分子结构及结晶形状。
物质的旋光性测量的简单原理如图2所示。
首先将起偏镜与检偏镜的偏振方向调到正交，我们观察到视场最暗。
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，为此调节检偏镜，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。
由于人们的眼睛很难准确地判断视场是否全暗，因而会引起测量误差。
为此该旋光仪采用了三分视场的方法来测量旋光溶液的旋光度。
从旋光仪目镜中观察到的视场分为三个部分，一般情况下，中间部分和两边部分的亮度不同。
当转动检偏镜时，中间部分和两边部分将出现明暗交替变化。
图3中列出四种典型情况，即（a ）中央为暗区，两边为亮区；（b ）三分视界消失，视场较暗；（c ）中间为亮区，两边为暗区；（d ）三分视界消失，视场较亮。
光源溶液眼睛 P 1P 2 图2物质的旋光性测量简图在图4中, OP 表示通过起偏镜后的光矢量，而OP ´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，OP 和OP ´与OA 的夹角分别为β和β´，OP 和OP ´在OA 轴上的分量分别为OP A 和OP A ´。
4、旋光效应
4、旋光效应所谓旋光效应，是指偏振光通过某些晶体或物质的溶液时，其振动面以光的传播方向为轴线发生旋转的现象。
具有旋光性的晶体或溶液称为旋光物质。
旋光效应最早是在石英晶体中发现的，后来在糖溶液、松节油、硫化汞、氯化钠等液体中和其他一些晶体中，都发现有此现象。
旋光性物质分为两种：一种是介质能使光的振动平面按顺时针方向转动，称右旋光介质；另一种是介质能使光的振动平面按逆时针方向转动，称左旋光介质。
1811年，阿喇果（Arago）在研究石英晶体的双折射特性时发现，一束线偏振光沿石英晶体的光轴方向传播时，其振动平面会相对原方向转过一个角度。
由于石英晶体是单轴晶体，光沿着光轴方向传播不会发生双折射，因此，阿喇果发现的现象应属于另外一种新现象，这就是旋光现象。
[8]在旋光效应发现之初，人们就猜测，光束转动的原因，很可能是由分子中原子排列的某种不对称性造成的，巴斯德的研究证明了人们的这种想法。
那么，分子结构的不对称性又是如何产生的呢？ 1874年，两位年轻的化学家范托夫和勒贝尔研究了这个问题，他们建立了一个碳原子价键的三维模型，为镜像分子的构成问题找到了答案。
在这个模型中，他们将4个价键分配在两个互相垂直的平面内，每个平面各有两个价键。
描绘这一模型的最好办法，是设想4个价键中的任意3个价键作为腿支撑着碳原子，而第4个价键则指向正上方。
如果假定碳原子位于正四面体（4个面都是正三角形的几何图形）的中心，那么，这4个价键就指向该正四面体的4个顶点。
因此，这个模型被称之为碳原子的正四面体模型。
对碳原子的三维结构模型进行推演，碳原子价键连接的4个原子或原子团，如果至少有两个是完全相同的话，那么，就只能有一种排列方式。
当然，若所连接的原子或原子团有3个或所有4个都是相同的，也是这种情形。
然而，当连接在碳键上的4个原子（或原子团）都不相同时，情况就会发生变化。
这时就能够有两种不同的排列方式——一个是另一个的镜像。
也就是说，当碳键所连接的4个原子（或原子团）都不相同时，总是得到两种不同的、互为镜像的结构。
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。
10.4双折射、吸收
寻常光(ordinary light) o光 ——服从折射定律
非常光(extraordinarylight) e光
——不服从折射定律
oe
实验证明： o光和e光均为 偏振光.
某些透明晶体（如方解 石、石英等）沿不同方向其 光学特性有所不同（各向异 性）。
一束单色光入射于这种 晶体时会产生两束折射光， 称为双折射现象。
§8-4 双折射现象
在一般物质中,光的折 射满足折射定律,且与 光的振动方向无关.这 样的介质称为光学各 向同性介质.
有一些物质,折射光与振动方向和光的传播方向 均有关,这类物质称为光学各向异性介质,如石 英、方解石、云母、糖等晶体.
一. 双折射现象
双折射(birefringence)
当一束光射入各向异性介质 时,将有两束折射光
入射光波长及温度有关。
对于液体：
TClM来自N 规律固体： l
旋光物质
l
旋光性物质的溶液:
t
Cl
浓度
3.左旋与右旋：
左旋（L-）
手性分子：手性表示物体无法凭 旋转或平移与其镜像重合，人手 是手性的最好例子。一些化学分 子的立体结构也具有这样的特征， 故称手征分子；不同手征而相同 化学式的分子称为同分异构。按
透过这种晶体去观察物 体，则会看到双重象。
C
光轴
O光 、e光 (在主截面内)
i
C
都是线偏振光。但两者
的振动方向相互垂直。
O光 振动
垂直于主截面
O光
e光
e光 振动
在主截面内
（方解石晶体主截面）
光光 学学
光学
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§12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 §12-10 光栅衍射 *§12-11 X射线的衍射 §12-12 光的偏振状态 §12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 §12-14 反射和折射时光的偏振 *§12-15 光的双折射 *§12-16 偏振光的干涉 人为双折射 *§12-17 旋光性 *§12-18 现代光学简介
光所通过的晶体类旋光物质厚度l与线偏振光
振动面转过角度 的关系为 =l ,式中 为旋光
率(度/毫米)。要使振动面转过90所需晶体厚度
l=90/。
(2)用半波片
半波片不改变入射线偏振光性质，但可使其
振动面转过2 角。当半波片的光轴与入射线偏振 光的振动方向成 =45角时,振动面就转过90。
振幅矢量如图所示，图中A为入射线偏振光的振幅。
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选择进入下一节 §12-0 教学基本要求 *§12-1 几何光学简介 §12-2 光源 单色光 相干光 §12-3 双缝干涉 §12-4 光程与光程差 §12-5 薄膜干涉 *§12-6 迈克耳孙干涉仪 §12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 §12-8 单缝的夫琅禾费衍射
acd
a c a ── 溶液的旋光率 c ── 溶液的浓度
a ── 溶液的比旋光率
“量糖计”
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磁致旋光
人工方法产生旋光—法拉第旋转效应
VlB
P1
样 品
P2
l：样品长度 B：磁感应强度 V：韦尔代常量
电磁铁
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例题12-22 试设计三种使偏振光的振动面转过90的 方法. 解：(1)用旋光物质(如石英)
*§12-17 旋光性
当线偏振光通过某些透明物质时，其振动面将以 光的传播方向为轴发生旋转，这称为旋光现象。
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θ
旋光物质
d
1. 旋光物质分类：左旋物质、右旋物质 2. 旋转角度与波长的关系
ad
a — 旋光率
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3. 偏振光通过某些液体时 对糖溶液、松节油等液体，有
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（3）用两个偏振片P1 和
P2 ,先让P2 绕光的传播方向转, A
P1
并停在出射光强为零的位置上，
A1
此时P2的偏振化方向与入射线 偏振光的振动方向相互垂直。
P2
A2
然后在P2前面插入P1 ，只要P1与P2的偏振化方 向不垂直也不平行，那么由P2出射的线偏振光的振 动方向相对入射线偏振光的振动方向转过 90 ，其
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