旋光仪测旋光液体的浓度

物理实验教案

实验名称：旋光仪测旋光液体的浓度 1 目的

1) 观察光的偏振现象，加深对光偏振的认识； 2) 了解旋光仪的结构及测量原理；

3) 掌握旋光仪测定旋光液体浓度的方法。

2 仪器

WXG-4圆盘旋光仪、葡萄糖溶液样品试管

3 实验原理

3.1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。

ϕ=αl(对于旋光晶体)，ϕ=αlC(对于旋光溶液)

其中а为旋光率。

3.2 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）的葡萄糖溶液的旋光度φ，用作图法处理数据，并求得旋光率а，α=k

2) 用旋光仪测量未知浓度的旋光度ϕx，可求得浓度Cx=

ϕx

l

；也可利用

旋光关系曲线直接确定对应的浓度。 3.3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，再经滤色镜变成波长为5.893⨯10m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。

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图1 旋光仪的光路图

3.4 度盘双游标读数

1) 2)

图2三分场均匀暗视场的形成原理

读取左右两游标的读数并求平均得：θ=

A+B

2

ϕ=θ-θ0（注意：如果θ0为170多度时，那么θ读数应当加上180度）。

3.5 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θ0

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θ，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。

4 教学内容

1) 偏振光的获得：起偏、检偏等；

2) 旋光仪的结构原理：主要是三分视场的原理； 3) 旋光仪的使用方法：调焦、放试管、读数；

4) 实验内容：以三分场均匀暗分布状态作为检偏状态，读零点读数 0，重复6次；之后分别放入5种不同浓度的葡萄糖溶液的试管，测出相应的读数，每一种重复6次；最后测出一种未知浓度的试管，重复6次读数。 5) 数据处理的方法：作图法，要完成旋光率的测定和未知浓度的测定。

6 实验教学的重点与难点

重点：要掌握旋光度的测量方法

难点：偏振光的概念以及形成原理和应用；三分场均匀暗的调节；旋光率要测好，否则会影响测未知浓度。

7 实验中容易出现的问题

试管没有放好，会受到气泡的影响；试管要小心取放。

8 实验参考数据

表1 不同浓度的旋光度 试管的长度l=10.00cm

调零 A

B

(A+B)/2 179.00 178.92 179.10 179.12 179.02 179.02

E1 （10.0%） A 3.95 4.40 4.40 3.85 3.70

3.90

B 4.00 4.45 4.45 3.95 3.80 3.95

(A+B)/2

E2 （20.0%） A

B

（A+B）/2

E3（30.0%） A

B

（A+B）/2

178.95 178.98 178.90 178.95 179.05 179.15 179.10 179.15 179.00 179.05 179.00 179.05

3.98 4.42 4.42 3.90 3.75

3.92

8.85 8.90 8.60 8.65 9.10 9.15 9.00 9.02 8.65 8.68 9.05 9.08 8.91 s=0.21

8.95 8.70 9.20 9.05 8.70 9.10

12.55 12.60 12.25 12.30 12.70 12.75 12.15 12.20 12.35 12.40 12.55 12.65 12.46 s=0.21

12.58 12.28 12.72 12.18 12.38 12.60

179.03 s=0.0745 4.06 s=0.285

E4（40.0%） A 7.90

B 17.95

（A+B）/2

E5 （50.0%）

17.92

A 22.70

B 22.80

（A+B）/2

EX

22.75

A 9.55

（A+B）/2 B

9.60 9.58

18.40 18.30 18.30 18.50 18.15

18.50 18.35 18.40 18.60 18.25

18.45 18.32 18.35 18.55 18.20

22.25 22.95 22.75 23.25 23.00

22.30 23.00 22.80 23.35 23.10

22.28 22.98 22.78 23.30 23.05

9.25 9.65 9.40 9.50 9.70

9.35 9.75 9.50 9.60 9.75

9.30 9.70 9.45 9.55 9.72

18.30 s=0.22

浓度用g/ml也可以。

22.86 s=0.35 9.55 s=0.16

9实验结果检查方法

结果成线性关系（旋光率是定值）

10课堂实验预习检查题目

实验目的，实验涉及的物理量和主要的计算公式，实验内容、简要步骤及注意事项，记录数据表格（三线格）。

11思考题

1） 如果装有葡萄糖溶液样品试管的端口有气泡，对测量会有什么影响？测量

时应如何消除气泡的影响？

2） 测量旋光溶液的浓度时，试详细分析样品试管长度大小对测量结果的影响。 3） 利用眼睛来判断检偏结果的精确度受到一定的限制，试提出一些提高检测

精确度的方法。