实验19 教案

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物理实验教案
实验名称:旋光仪测旋光液体的浓度
指导老师:林一仙,李仁全,沈跃飞
时间:2007/2008学年第一学期
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,lαϕαϕ==

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,
l

k
=
α

2)用旋光仪测量未知浓度的旋光度,可求得浓度;也可利用
xϕlCxx
α

ϕ
=

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的单色光。这单色光通过
m
710893.5−
×

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。

w
w
w
.
k
h
d
a
w
.
c
o
m





2
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:
2

BA
+

=
θ

2)(注意:如果为170多度时,那么读数应当加上180度)。
0θθϕ−=0
θθ

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
0

θ

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
θ
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。

w
w
w
.
k
h
d
a
w
.
c
o
m





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,重复6
0

θ

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。
5
实验教学组织及教学要求

讲解原理,测量要求,测量的注意事项;
示范并让学生自行操作;
检查数据,并要求整理仪器。
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E1(10.0%)E2(20.0%)E3(30.0%)
AB(A+B)/2AB(A+B)/2AB(A+B)/2AB
(A+B)/2

178.95178.98179.00
3.954.003.988.858.908.9512.5512.6012.58
178.90178.95178.92
4.404.454.428.608.658.7012.2512.3012.28
179.05179.15179.10
4.404.454.429.109.159.2012.7012.7512.72
179.10179.15179.12
3.853.953.909.009.029.0512.1512.2012.18
179.00179.05179.02
3.703.803.758.658.688.7012.3512.4012.38
179.00179.05179.02
3.903.953.929.059.089.1012.5512.6512.60
179.03s=0.0745
4.06s=0.2858.91s=0.2112.46s=0.21

w
w

w
.
k
h
d
a
w
.
c
o
m





浓度用g/ml也可以。

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。

E4(40.0%)E5(50.0%)E
X

AB(A+B)/2AB(A+B)/2AB
(A+B)/2

7.9017.9517.9222.7022.8022.759.559.609.58
18.4018.5018.4522.2522.3022.289.259.359.30
18.3018.3518.3222.9523.0022.989.659.759.70
18.3018.4018.3522.7522.8022.789.409.509.45
18.5018.6018.5523.2523.3523.309.509.609.55
18.1518.2518.2023.0023.1023.059.709.759.72
18.30s=0.2222.86s=0.359.55s=0.16

w
w
w
.
k
h
d
a
w
.
c
o
m