大学物理设计性实验报告偏振光设计性实验.doc

嘉应学院物理系大学物理设计性实验报告偏振光旋光实验实验地点:工A班级:101班姓名:谢红霞座号:28号实验时间:2012年11月偏振光旋光实验摘要:许多物质如石英晶体、氯酸钠、糖溶液、松节油等都有旋光性。利用旋光性测定糖溶液浓度的仪器称为旋光糖量计。除了在制糖工业中广泛应用外,在制药工业、药品检测及商品检测部门中也常用来测定一些药物和商品(如可卡因、尼古丁、樟脑等)的浓度。本实验主要是学习理解偏振光的产生和检测方法;观察旋光现象,了解旋光物质的旋光性质;测定糖溶液的旋光率和浓度的关系;熟悉旋光仪的原理和使用方法并学习自己组装旋光仪。关键词:糖溶液浓度;旋光率;偏振光一、实验原理线偏振光通过某些物质的溶液后,偏振光的振动面将旋转一定的角度,这种现象称为旋光现象,旋转的角度称为该物质的旋光度。通常用旋光仪来测量物质的旋光度。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶液的性质、溶液浓度、样品管长度、温度及光的波长等有关。当其它条件均固定时,旋光度与溶液浓度C呈线性关系,即(1)上式中,比例常数与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度及光的波长等有关,C为溶液的浓度。物质的旋光能力用比旋光度即旋光率来度量,旋光率用下式表示:(2)上式中,右上角的表示实验时温度(单位:oC),是指旋光仪采用的单色光源的波长(单位:nm),为测得的旋光度(o),为样品管的长度(单位:dm),C为溶液浓度(单位:g/100mL)。由(2)式可知:①偏振光的振动面是随着光在旋光物质中向前进行而逐渐旋转的,因而振动面转过角度透过的长度成正比;②振动面转过的角度不仅与透过的长度成正比,而且还与溶液浓度C成正比。如果已知待测物质浓度C和液柱长度,只要测出旋光度就可以计算出旋光率。如果已知液柱长度为固定值,可依次改变溶液的浓度C,就可测得相应旋光度。并作旋光度与浓度的关系直线,从直线斜率、长度及溶液浓度C,可计算出该物质的旋光率;同样,也可以测量旋光性溶液的旋光度,确定溶液的浓度C。旋光性物质还有右旋和左旋之分。当面对光射来方向观察,如果振动面按顺时针方向旋转,则称右旋物质;如果振动面向逆时针方向旋转,称左旋物质。表1给出了一些药物在温度=20oC,(相当于太阳光中的D线)时的旋光率。表1某些药物的旋光率(单位:(o)·g-1·cm3·dm-1)药名药名果糖--1—+1葡萄糖+—++50以上樟脑(醇溶液)+41—+43维生素+21—+22蔗糖+-20—-17山道年(醇溶液)-175—-170薄荷闹-50—-49二、实验仪器及装置实验仪器主要有偏振光旋光实验仪和半荫旋光仪(糖量计)两种类型。本实验中采用偏振光旋光实验仪。偏振光旋光实验仪的结构如图2所示。它由光具座、带刻度转盘的偏振片2个、样品试管、样品试管调节架、光功率计等组成。图1偏振光旋光实验仪1—半导体激光器(S);2—起偏器及转盘P1;3—样品管调节架(R);4—样品试管;5—检偏器及转盘P2;6—光强探测器(硅光电池T);7—光功率计(I);偏振光旋光实验仪工作原理如图2所示,图中P1为起偏器,P2为检偏器,S为半导体激光器(波长650),R为盛放待测溶液的玻璃试管,由半导体激光器发出的部分偏振光经起偏器P1后变为线偏振光,在放入待测溶液前先调整