旋光仪 南昌大学,物理实验,ZX

南昌大学物理实验报告
课程名称：
普通物理实验（3）
实验名称：旋光仪的使用
学院：理学院
专业班级： 应用物理学
学生姓名：学号：
实验地点：
B415 座位号：
实验时间：第三周星期四上午九点四十五分 开始

一、实验目的：
1．了解旋光仪的原理、构造及使用； 2．观察旋光物质的旋光现象； 3．学会用旋光仪测糖溶液的旋光率和浓度。
二、实验仪器：
旋光仪、试管、糖溶液。
三、实验原理：
1. 偏振光的获得与检测 1) 偏振光的获得：使自然光通过偏振片就形成只有一个振动方向的线偏振光（平面偏振光） 。 2) 偏振光的检测：用偏振片观察偏振光时，转动偏振片，当偏振片的偏振化方向与偏振光的振动方 向一致时可看到最大的光强度，当偏振片的偏振化方向与偏振光的振动方垂直时，光强度为零。 用偏振片来观察自然光，转动偏振片观察时光强度保持不变。 3) 物质的旋光性质： 平面光通过旋物质时振动面相对入射光的振动面旋转了一定的角度， 角度的大 小（称旋光度）φ 与偏振光通过旋光物质的路程 l 成正比，对于旋光溶液，旋光度还与液体的浓 度 C 成正比。
   l 对于旋光晶体
2.
 ，   lC对于旋光溶液
其中а 为旋光率。 旋光溶液旋光率及浓度的测定方法 1) 用旋光仪测量一组不同浓度（浓度已知）的蔗糖溶液的旋光度φ ，用作图法处理数据，并求得 旋光率а ，   k 2)
l
用旋光仪测量未知浓度的旋光度  x ，可求得浓度 C x   x
l
；也可利用旋光关系曲线直接确定
对应的浓度。 3. 光学原理 从图 1 旋光仪的光路图可以看出，钠光灯射出的光线通过毛玻璃后，经聚光透镜成平行光，再
7 经滤色镜变成波长为 5.893 10 m 的单色光。这单色光通过起偏镜后成为平面偏振光，中间部分的
偏振光再通过竖条状旋光晶片，其振动面相对两旁部分转过一个小角度，形成三分视场。 仪器出厂时把三分场均匀暗作为零度视场并调在度盘零度位置， 三分场均匀暗的形成原理如图 2 所示。

图 1 旋光仪的光路图
图 2 三分场均匀暗视场的形成原理 4. 度盘双游标读数 1) 2) 5. 读取左右两游标的读数并求平均得：  
A B 2
。      0 （注意：如果  0 为 170 多度时，那么  读数应当加上 180 度）
使用方法 1) 打开电源后，旋转目镜调焦旋钮使视场清晰。 2) 调到三分场均匀暗时读  0 3) 将待测试管放入样品镜筒内，调到三分场均匀暗，读双游标读数  ，经修正后的值即为待测样 品的旋光度。
注意：取试管时请用双手，免得打破试管。

四、实验内容和步骤：
1．接通电源，开启开关，预热 5 分钟，待钠光灯发光正常可开始工作． 2．转动手轮，在中间明或暗的三分视场时，调节目镜使中间明纹或暗纹边缘清晰．再转动手轮，观察 视场亮度变化情况，从中辨别半明半暗位置即零度视场． 3．仪器中放入空试管或充满蒸馏水的试管后，调节手轮找到零度视场，从左右两读数视窗分别读数， 求二者平均值为一个测量值．转动手轮离开零度视场后再转回来读数，共测两次取平均值．则仪器的真 正零点在其平均值0 处． 4．将装有已知浓度糖溶液的试管放入旋光仪，注意让气泡留在试管中间的凸起部分．转动手轮找到零 度视场位置，记下左右视窗中的读数

左和

右
．各测 2 次求其平均值．则糖溶液的偏光旋转角度为
0． 5．将装有未知浓度的糖溶液的试管放入旋光仪，重复步骤 4，测出其偏光旋转角度． 6．测试完毕，关闭开关，切断电源．
五、实验数据与处理：
读数浓度/kg· m-3 空管 C1 C2 C3 C4 0.10 0.08 0.04 ？ 实测  / 左 0 6°21' 5°6' 5°6' 7°39' 右 0 6°21' 5°9' 5°3' 7°45' 左 -8' 6°30' 5°12' 4°48' 7°48' 右 -12' 6°33' 5°9' 4°54' 7°48'
/
管长 L/m 0.1 0.1 0.2 0.2
 /
-8' 6°26' 5°9' 4°58' 7°45'
0° 6°34' 5°17' 5°6' 7°53'

由 Δ Φ /L-C 及 直 线 拟 合 图 可 以 求 其 斜 率 为 k=671.65179 , 测 定 待 测 旋 光 性 溶 液 的 浓 度 为 X=(Y+1.31696)/671.65179,将 Y=39.417 代入得到 X=0.06. 所以待测蔗糖溶液的浓度为 0.06 kg· m-3 六、误差分析： 1. 蔗糖溶液因静置会导致上层浓度偏低，下层浓度偏高，以及试管中残留的水都会使试管装盛的“已 知浓度”的蔗糖溶液偏离标注的浓度。 2. 物质的旋光率与温度有关，而实验室里的温度会因外界因素而有所改变，并不能保证四次实验时温 度一致。 3. 测量旋光率时使用的数据只有三组，误差会比较大。

七、思考题： 1. 溶液浓度的大小与哪些量有关系？ 答：溶液浓度的大小与经过实验测量所得的旋光度、管长以及振动面偏离的角度有关。 2. 读数时为什么要读出左右两游标读数再取平均值？ 答：减小读数误差，使实验结果更准确。 3. 放溶液管时为什么要保证观察孔中没有气泡？ 答：在观察视线的范围内若是有气泡，光的传播会发生改变，测出的旋光度不准。 八、附上原始数据：