WXG-4圆盘旋光仪 原理和结构
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WXG-4圆盘旋光仪使用说明上海般特仪器有限公司BANTE INSTRUMENTS CO., LTD前言感谢您选用般特仪器的WXG-4圆盘旋光仪,这本操作手册循序渐进的描述了仪器的功能及特征。
使用前,请仔细阅读。
下表描述了仪器出厂时的标准配置。
打开包装后,请检查所有附件是否齐全。
如有疑问,请立即联络般特仪器授权销售商。
试管100mm 试管200mm测量原理圆盘旋光仪的基本构件由光源、起偏镜、检偏镜及刻度盘等组成。
使用时,打开电源。
钠光灯的光源投射到聚光镜、滤色镜、起偏镜后,变成平直偏振光,再经过半荫片分解成寻常光与非寻常光,您可以在仪器中看到半暗半亮的二分视场。
此时,如果缓慢转动刻度盘手轮,您可以找到一个相同光亮的暗视场,此视场即仪器的零点。
将装有样品溶液的试管放入测量室中。
由于检偏镜的作用,仪器的视场再次出现半暗半亮的二分视场。
再次转动刻度盘手轮,寻找与零点时相一致的视场。
从放大镜中读取刻度盘数值即为该物质的旋光度值。
测量1. 关闭测量室盖,打开电源。
2. 等待约5分钟,仪器的钠光灯将逐渐亮起。
3. 待光源稳定后,调节仪器的焦距手轮,直至您能透过目镜看到清晰的视场。
4. 调节仪器的刻度盘手轮,使游标刻度处于0对0的状态。
5. 从包装盒中取出试管并旋开试管帽,用蒸馏水彻底清洗试管。
6. 将样品溶液倒入试管中,旋上试管帽。
用软布擦干试管两端玻璃片上的水滴。
7. 如果试管中的液体有气泡,请将气泡赶入试管上端的圆球中。
聚焦手轮8. 打开测量室盖,将试管置入测量室中,注意:有圆球的一端向上。
9. 调节刻度盘手轮,直至目镜中出现与零点时相一致的视场。
记录刻度盘读数,测量完毕。
测量时的注意事项1. 通常测量一个物质的旋光度需要按上述步骤进行2至3次测量,然后计算数据平均值。
2. 进行精确测量时,需要首先将装有蒸馏水的试管或空试管置入测量室中,测量其零点偏差,并在其后的计算中扣除零点误差值。
3. 如果当前样品的测量值为正角度数值,请减去仪器零点误差值即为实际测量值。
旋光仪工作原理一、概述旋光仪是一种用于测量物质光学性质的仪器,主要用于测量物质的旋光度。
旋光度是指物质对偏振光旋转的程度,是物质的光学活性的量化表示。
旋光仪通过测量样品对光的旋转角度,可以确定样品的旋光度,进而了解样品的光学性质。
二、工作原理旋光仪的工作原理基于波片和偏振光的相互作用。
以下是旋光仪的工作原理的详细描述:1. 光源与偏振器:旋光仪通常使用单色光源,例如钠光灯或者汞灯。
这些光源会发出一束光线,经过偏振器后,惟独一个方向的光通过。
这个方向的光称为偏振光。
2. 样品槽:样品槽是放置待测样品的位置。
样品通常是液体或者固体,具有光学活性。
样品槽通常由透明材料制成,以便光线可以穿过样品。
3. 波片:波片是旋光仪的关键部件之一。
它是一个具有特殊光学性质的光学元件。
波片的作用是改变光的偏振状态。
旋光仪通常使用四分之一波片或者半波片。
4. 探测器:探测器用于测量通过样品后的光的偏振状态。
它可以检测到光的强度和偏振角度。
5. 工作流程:a. 初始状态:偏振器与波片之间的光线是线偏振光,其偏振方向与偏振器方向一致。
b. 样品放置:将待测样品放置在样品槽中,光线穿过样品后发生旋光。
c. 旋转波片:通过旋转波片,可以改变光的偏振状态。
d. 探测光信号:探测器测量通过样品后的光的强度和偏振角度。
e. 数据处理:根据探测器的测量结果,计算样品的旋光度。
6. 数据分析:通过对测量得到的旋光度进行分析,可以得出样品的光学性质,如旋光度的大小、符号等。
三、应用领域旋光仪广泛应用于化学、生物、医药、食品、农业等领域。
以下是一些旋光仪的应用举例:1. 化学领域:旋光仪可用于测量化学反应中的光学活性物质的旋光度,从而了解反应的进行程度和产物的性质。
2. 生物医药领域:旋光仪可用于测量药物、蛋白质和核酸等生物份子的旋光度,用于研究其结构和性质。
3. 食品领域:旋光仪可用于检测食品中的糖类、氨基酸等物质的旋光度,用于判断食品的质量和真实性。
旋光仪的工作原理
旋光仪是一种物理测量仪器,用来检测液体、气体和固体样品中的旋光度。
它可以用来测量材料的旋光率以及液体的极化度,并可以根据测量结果确定化学物质的结构与它的组成。
旋光仪是一种重要的仪器,被广泛应用到临床医学研究、环境检测、分析化学以及植物学研究等领域。
旋光仪的工作原理是通过分析检测物质的旋光强度和旋光角来
测量物质的旋光度,从而确定物质分子结构及它的组成。
在旋光仪中,一般会有两个分析装置,即旋光分析仪和光强计,这两个装置通过它们的振荡和发射的光束来检测、分析物质的旋光度。
第一步,把物质放在旋光分析仪上,这个仪器会发出一个直径为1毫米的激光束。
在这个激光束中,分子会被旋转,并且激发它们的自旋转动,产生一个可以被应用的旋光度作用。
第二步,把旋光分析仪发出的激光束传递给光强计,光强计会测量激光束的强度,从而确定物质的旋光度。
第三步,旋光分析仪会把测得的旋光度传递给计算机,计算机会分析这些数据,根据旋光角的大小,从而判断出物质的结构与它的组成。
通过上述原理,就可以用旋光仪准确测量物质的旋光率,从而确定化学物质的结构和组成,从而方便分析研究化学物质的性质与活性。
旋光仪是一种非常先进、高精度的检测仪器,它不仅结构简单,性能可靠,而且测量结果准确可靠,可以满足大多数领域的应用要求。
随着技术的发展,旋光仪的技术将会得到进一步的改进,以更加方便快捷地测量物质的旋光度,以及准确高效地测量化学物质的结构与它的组成。
旋光仪测旋光液体的浓度实验报告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。
()()对于旋光溶液对于旋光晶体lC ,l α?α?==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,lk=α2) ⽤旋光仪测量未知浓度的旋光度x ?,可求得浓度l C xx α?=;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m 710893.5-?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3.4 度盘双游标读数1) 读取左右两游标的读数并求平均得:2BA +=θ 2)0θθ?-=(注意:如果0θ为170多度时,那么θ读数应当加上180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。
()()对于旋光溶液对于旋光晶体lC ,l αϕαϕ==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,lk=α2) 用旋光仪测量未知浓度的旋光度x ϕ,可求得浓度l C xx αϕ=;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m 710893.5-⨯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3.4 度盘双游标读数1) 读取左右两游标的读数并求平均得:2BA +=θ 2)0θθϕ-=(注意:如果0θ为170多度时,那么θ读数应当加上180度)。
WXG-4圆盘旋光仪
WXG-4圆盘旋光仪详细说明
WXG-4圆盘旋光仪的专业生产销售厂家:河南兄弟仪器设备有限公司。
WXG-4圆盘旋光仪是兄弟仪器设备有限公司主推的品牌产品之一,历经市场检验,畅销全国!
WXG-4圆盘旋光仪
特点:
采用目视瞄准,手动测量的方法,使用简便。
主要技术参数:
◆测量范围:-180°~+180°
◆最小读数值:0.05°
◆准确度:0.05°
◆灵敏度:0.05°
◆重量:7.6kg
◆外形尺寸:510mm×135mm×250mm
河南兄弟仪器设备有限公司依靠自身强大的社会资源、品牌优势、经营优势,以优于市场的WXG-4圆盘旋光仪的价格向广大新老顾客朋友提供价格实惠、品质优良的该仪器设备;河南兄弟仪器设备公司拥有最齐全的WXG-4圆盘旋光仪的型号,欢迎新老顾客朋友订购。
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一、实验目的1. 熟悉旋光仪的结构和原理;2. 掌握旋光仪的使用方法;3. 通过测量旋光物质的旋光度,计算其浓度;4. 分析实验过程中可能出现的误差及影响因素。
二、实验原理旋光仪是一种利用物质的旋光性来测量其浓度和旋光度的仪器。
当线偏振光通过旋光物质时,其振动面会发生旋转,旋转角度称为旋光度。
旋光度与旋光物质的浓度、旋光率、旋光管的长度及入射光的波长有关。
实验中,通过测量旋光物质的旋光度,可以计算出其浓度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:WXG-4圆盘旋光仪、葡萄糖溶液样品试管、滴管、温度计、蒸馏水、量筒;2. 试剂:葡萄糖溶液(已知浓度)、未知浓度葡萄糖溶液。
四、实验步骤1. 将旋光仪预热至室温;2. 将已知浓度的葡萄糖溶液倒入旋光管中,确保液体充满旋光管;3. 调整旋光仪,使三分视场均匀暗;4. 将旋光管放入旋光仪,观察读数,记录旋光度;5. 重复步骤2-4,对未知浓度葡萄糖溶液进行测量;6. 计算已知浓度葡萄糖溶液的旋光率;7. 利用旋光率、旋光度及旋光管的长度,计算未知浓度葡萄糖溶液的浓度。
五、数据处理1. 计算已知浓度葡萄糖溶液的旋光率:旋光率 = (旋光度 / (旋光管长度× 旋光物质的浓度)) × (旋光物质的密度/ 1000)2. 利用旋光率、旋光度及旋光管的长度,计算未知浓度葡萄糖溶液的浓度:未知浓度 = (旋光度 / 旋光率) × (旋光管长度 / 1000)六、实验结果与分析1. 已知浓度葡萄糖溶液的旋光率:0.920°/g·cm^-1;2. 未知浓度葡萄糖溶液的浓度:5.20 g·ml^-1。
分析:实验过程中,可能存在以下误差及影响因素:(1)旋光物质的旋光率受温度、溶剂、旋光管长度及入射光波长等因素的影响,实验过程中应尽量保持这些因素的一致性;(2)旋光仪的读数误差,应尽量减小旋光管在旋光仪中的位置变化,以提高读数精度;(3)旋光物质的旋光性可能受溶液浓度、温度、溶剂等因素的影响,实验过程中应尽量保持这些因素的一致性。
旋光仪工作原理旋光仪是一种用来测量物质对光旋光性质的仪器。
它是通过测量物质对偏振光旋转的角度来确定物质的旋光性质的。
旋光仪主要由光源、偏振器、样品室、检测器和显示器等组成。
光源是旋光仪的重要组成部份,它普通采用单色光源,如汞灯、钠灯或者氙灯等。
光源发出的光经过偏振器,惟独一个方向的偏振光通过。
然后,这束偏振光进入样品室,与待测物质相互作用后发生旋光。
样品室通常是一个透明的圆筒形容器,内部放置着待测物质。
旋光仪的检测器是用来测量旋光角度的装置。
常见的检测器有旋光片和光电二极管。
旋光片是一种具有旋转对称性的偏振片,它可以转动来调整通过的光的偏振方向。
光电二极管则是将光信号转换为电信号的装置,可以精确测量光的强度。
旋光仪的工作原理是基于菲涅尔公式和波片的旋光效应。
菲涅尔公式是描述光在介质边界上反射和折射的规律。
当偏振光通过样品时,样品中的份子会对光产生旋光效应,导致光的偏振方向发生改变。
旋光的角度与样品的性质以及光通过样品的路径长度有关。
旋光仪通过测量光通过样品先后的偏振方向的差异来确定旋光角度。
当样品中没有旋光性质时,通过样品先后的偏振方向不发生改变,检测器中的光强度保持不变。
而当样品具有旋光性质时,通过样品先后的偏振方向发生改变,检测器中的光强度会发生变化。
通过测量光强度的变化,可以计算出样品的旋光角度。
旋光仪通常还具有温度控制功能,因为样品的旋光性质与温度密切相关。
在测量过程中,旋光仪可以通过控制样品室的温度来保持样品的稳定性,从而提高测量的准确性。
总结起来,旋光仪是一种用来测量物质对光旋光性质的仪器。
它通过测量物质对偏振光旋转的角度来确定物质的旋光性质。
旋光仪的工作原理是基于菲涅尔公式和波片的旋光效应。
通过测量光通过样品先后的偏振方向的差异来确定旋光角度。
旋光仪在化学、生物、医药等领域有着广泛的应用,可以匡助科研人员研究物质的性质和反应机制。
旋光仪的原理和结构1. 旋光现象和旋光度一般光源发出的光,其光波在垂直于传播方向的一切方向上振动,这种光称为自然光,或称非偏振光。
而只在一个方向上有振动的光称为平面偏振光。
当一束平面偏振光通过某些物质时,其振动方向会发生改变,此时光的振动面旋转一定的角度,这种现象称为物质的旋光现象,这种物质称为旋光物质。
旋光物质使偏振光振动面旋转的角度称为旋光度。
尼柯尔(Nicol)棱镜就是利用旋光物质的旋光性而设计的。
2. 旋光仪的构造原理和结构旋光仪的主要元件是两块尼柯尔棱镜。
尼柯尔棱镜是由两块方解石直角棱镜沿斜面用加拿大树脂粘合而成.当一束单色光照射到尼柯尔棱镜时,分解为两束相互垂直的平面偏振光,一束折射率为1.658的寻常光,一束折射率为1.486的非寻常光,这两束光线到达加拿大树脂粘合面时,折射率大的寻常光(加拿大树脂的折射率为1.550)被全反射到底面上的墨色涂层被吸收,而折射率小的非寻常光则通过棱镜,这样就获得了一束单一的平面偏振光。
用于产生平面偏振光的棱镜称为起偏镜,如让起偏镜产生的偏振光照射到另一个透射面与起偏镜透射面平行的尼柯尔棱镜,则这束平面偏振光也能通过第二个棱镜,如果第二个棱镜的透射面与起偏镜的透射面垂直,则由起偏镜出来的偏振光完全不能通过第二个棱镜。
如果第二个棱镜的透射面与起偏镜的透射面之间的夹角α在0°~90°之间,则光线部分通过第二个棱镜,此第二个棱镜称为检偏镜。
通过调节检偏镜,能使透过的光线强度在最强和零之间变化。
如果在起偏镜与检偏镜之间放有旋光性物质,则由于物质的旋光作用,使来自起偏镜的光的偏振面改变了某一角度,只有检偏镜也旋转同样的角度,才能补偿旋光线改变的角度,使透过的光的强度与原来相同。
旋光仪就是根据这种原理设计的。
3. 影响旋光度的因素(1) 溶剂的影响旋光物质的旋光度主要取决于物质本身的结构。
另外,还与光线透过物质的厚度,测量时所用光的波长和温度有关。
如果被测物质是溶液,影响因素还包括物质的浓度,溶剂也有一定的影响。
因此旋光物质的旋光度,在不同的条件下,测定结果通常不一样。
因此一般用比旋光度作为量度物质旋光能力的标准。
(2) 温度的影响温度升高会使旋光管膨胀而长度加长,从而导致待测液体的密度降低。
另外,温度变化还会使待测物质分子间发生缔合或离解,使旋光度发生改变。
(3) 浓度和旋光管长度对比旋光度的影响在一定的实验条件下,常将旋光物质的旋光度与浓度视为成正比,因为将比旋光度作为常数。
而旋光度和溶液浓度之间并不是严格地呈线性关系,因此严格讲比旋光度并非常数。
旋光度与旋光管的长度成正比。
旋光管通常有10cm、20cm、22cm三种规格。
经常使用的有10cm长度的。
但对旋光能力较弱或者较稀的溶液,为提高准确度,降低读数的相对误差,需用20cm或22cm长度的旋光管。
4.旋光仪的使用方法首先打开钠光灯,稍等几分钟,待光源稳定后,从目镜中观察视野,如不清楚可调节目镜焦距使视场明亮清晰。
选用合适的样品管并洗净,充满蒸馏水(应无气泡),放入旋光仪的样品管槽中,调节检偏镜的角度使三分视野消失,读出刻度盘上的刻度并将此角度作为旋光仪的零点。
零点确定后,将样品管中蒸馏水换为待测溶液,按同样方法测定,此时刻度盘上的读数与零点时读数之差即为该样品的旋光度。
5.使用注意事项(1)旋光仪在使用时,需通电预热几分钟,但钠光灯使用时间不宜过长。
(2)旋光仪是比较精密的光学仪器,使用时,仪器金属部分切忌沾污酸碱,防止腐蚀。
(3)光学镜片部分不能与硬物接触,以免损坏镜片。
不能随便拆卸仪器,以免影响精度。
自动指示旋光仪结构及测试原理目前国内生产的旋光仪,其三分视野检测、检偏镜角度的调整,采用光电检测器。
通过电子放大及机械反馈系统自动进行,最后数字显示。
该旋光仪具有体积小、灵敏度高、读数方便、减少人为的观察三分视野明暗度相同时产生的误差,对弱旋光性物质同样适应。
仪器的维护(1) 仪器应放在通风干燥和温度适宜的地方,以免受潮发霉。
(2) 仪器连续使用时间不宜超过4小时。
如果使用时间较长,中间应关熄10-15分钟,待钠光灯冷却后再继续使用,或用电风扇吹打,减少灯管受热程度,以免亮度下降和寿命降低。
(3) 试管用后要及时将溶液倒出,用蒸馏水洗涤干净,揩干藏好。
所有镜片均不能用手直接揩擦,应用柔软绒布揩擦。
(4) 旋光仪停用时,应将塑料套套上。
装箱时,应按固定位置放入箱内并压紧之。
WXG-4圆盘旋光仪的使用方法4.1 准备工作4.1.1 先把预测溶液配好,并加以稳定和沉淀;4.1.2 把预测溶液盛入试管待测。
但应注意试管两端螺旋不能旋得太紧(一般以随手旋紧不漏水为止),以免护玻片产生应力而引起视场亮度发生变化,影响测定准确度,并将两端残液揩拭干净;4.1.3 接通电源,约点燃10min,待完全发出钠黄光后,才可观察使用;4.1.4 检验度盘零度位置是否正确,如不正确,可旋松度盘盖四只连接螺钉、转动度盘壳进行校正(只能校正0.5°以下),或把误差值在测量过程中加减之。
4.2 测定工作:4.2.1 打开镜盖,把试管放入镜筒中测定,并应把镜盖盖上和试管有圆泡一端朝上,以便把气泡存入,不致影响观察和测定;4.2.2 调节视度螺旋至视场中三分视界清晰时止;4.2.3 转动度盘手轮,至视场照度相一致(暗现场)时止;4.2.4 从放大镜中读出度盘所旋转的角度;4.2.5 利用前述公式,求出物质的比重、浓度、纯度与含量。
4.3 仪器之保养4.3.1 仪器应放在空气流通和温度适宜的地方,并不宜低放,以免光学零部件、偏振片与受潮发霉及性能衰退;4.3.2 钠光灯管使用时间不宜超过4h,长时间使用应用电风扇吹风或关熄10~15min,待冷却后再使用。
灯管如遇有只红光不能发黄光时,往往是因输入电压过底(不到220v)所致,这时应设法升高电压到220v左右;4.3.3 试管使用后,应及时用水或蒸馏水冲洗干净,揩干藏好;4.3.4 镜片不能用不洁或硬质布、纸去揩,以免镜片表面产生道子等;4.4.5 仪器不用时,应将仪器放入箱内或用塑料罩罩上,以防灰尘侵入;4.4.6 仪器、钠光灯管、试管等装箱时,应按规定位置放置,以免压碎;4.4.7 不懂装校方法,切勿随便拆动,以免由于不懂校正方法而无法装校好。
遇有故障或损坏,应及时送制造厂或修理厂整修,以保持仪器的使用寿命和测定准确度。
遇有故障或损坏,应及时送制造厂或修理厂整修,以保持仪器的使用寿命和测定准确度。
旋光仪的使用方法1. 旋光现象和旋光度一般光源发出的光,其光波在垂直于传播方向的一切方向上振动,这种光称为自然光,或称非偏振光;而只在一个方向上有振动的光称为平面偏振光。
当一束平面偏振光通过某些物质时,其振动方向会发生改变,此时光的振动面旋转一定的角度,这种现象称为物质的旋光现象,这种物质称为旋光物质。
旋光物质使偏振光振动面旋转的角度称为旋光度。
尼柯尔(Nicol)棱镜就是利用旋光物质的旋光性而设计的。
2. 旋光仪的构造原理和结构旋光仪的主要元件是两块尼柯尔棱镜。
尼柯尔棱镜是由两块方解石直角棱镜沿斜面用加拿大树脂粘合而成,如图Ⅱ-5-4所示。
图Ⅱ-5-4 尼柯尔棱镜当一束单色光照射到尼柯尔棱镜时,分解为两束相互垂直的平面偏振光,一束折射率为1.658的寻常光,一束折射率为1.486的非寻常光,这两束光线到达加拿大树脂粘合面时,折射率大的寻常光(加拿大树脂的折射率为 1.550)被全反射到底面上的墨色涂层被吸收,而折射率小的非寻常光则通过棱镜,这样就获得了一束单一的平面偏振光。
用于产生平面偏振光的棱镜称为起偏镜,如让起偏镜产生的偏振光照射到另一个透射面与起偏镜透射面平行的尼柯尔棱镜,则这束平面偏振光也能通过第二个棱镜,如果第二个棱镜的透射面与起偏镜的透射面垂直,则由起偏镜出来的偏振光完全不能通过第二个棱镜。
如果第二个棱镜的透射面与起偏镜的透射面之间的夹角在0°~90°之间,则光线部分通过第二个棱镜,此第二个棱镜称为检偏镜。
通过调节检偏镜,能使透过的光线强度在最强和零之间变化。
如果在起偏镜与检偏镜之间放有旋光性物质,则由于物质的旋光作用,使来自起偏镜的光的偏振面改变了某一角度,只有检偏镜也旋转同样的角度,才能补偿旋光线改变的角度,使透过的光的强度与原来相同。
旋光仪就是根据这种原理设计的。
如图Ⅱ-5-5所示。
图Ⅱ-5-5 旋光仪构造示意图1.目镜;2.检偏棱镜;3.圆形标尺;4.样品管;5.窗口;6.半暗角器件;7.起偏棱镜;8.半暗角调节;9.灯。
通过检偏镜用肉眼判断偏振光通过旋光物质前后的强度是否相同是十分困难的,这样会产生较大的误差,为此设计了一种在视野中分出三分视界的装置,原理是:在起偏镜后放置一块狭长的石英片,由起偏镜透过来的偏振光通过石英片时,由于石英片的旋光性,使偏振光旋转了一个角度,通过镜前观察,光的振动方向如图Ⅱ-5-6所示。
图Ⅱ-5-6 三分视野示意图A是通过起偏镜的偏振光的振动方向,A′是又通过石英片旋转一个角度后的振动方向,此两偏振方向的夹角称为半暗角(=2°~3°),如果旋转检偏镜使透射光的偏振面与A′平行时,在视野中将观察到:中间狭长部分较明亮,而两旁较暗,这是由于两旁的偏振光不经过石英片,如图Ⅱ-5-6(b)所示。
如果检偏镜的偏振面与起偏镜的偏振面平行(即在A的方向时),在视野中将是:中间狭长部分较暗而两旁较亮,如图Ⅱ-5-6(a)。
当检偏镜的偏振面处于时,两旁直接来自起偏镜的光偏振面被检偏镜旋转了,而中间被石英片转过角度?的偏振面对被检偏镜旋转角度,这样中间和两边的光偏振面都被旋转了,故视野呈微暗状态,且三分视野内的暗度是相同的,如图Ⅱ-5-6(c),将这一位置作为仪器的零点,在每次测定时,调节检偏镜使三分视界的暗度相同,然后读数。
3.影响旋光度的因素(1)溶剂的影响旋光物质的旋光度主要取决于物质本身的结构。
另外,还与光线透过物质的厚度,测量时所用光的波长和温度有关。
如果被测物质是溶液,影响因素还包括物质的浓度,溶剂也有一定的影响。
因此旋光物质的旋光度,在不同的条件下,测定结果通常不一样。
因此一般用比旋光度作为量度物质旋光能力的标准,其定义式为:式中D表示光源,通常为钠光D线,t为实验温度,a为旋光度,L为液层厚度,单位为厘米,C为被测物质的浓度(以每毫升溶液中含有样品的克数表示),在测定比旋光度值时,应说明使用什么溶剂,如不说明一般指水为溶剂。
(2)温度的影响温度升高会使旋光管膨胀而长度加长,从而导致待测液体的密度降低。
另外,温度变化还会使待测物质分子间发生缔合或离解,使旋光度发生改变。
通常温度对旋光度的影响,可用下式表示:式中t为测定时的温度,Z为温度系数。