用用旋光仪测溶液的浓度实验报告测定糖溶液的浓度实验十用用旋光仪测溶液的浓度实验报告测定糖溶液的濃度物理学与信息学教研室方玉盛【实验目的】熟悉用旋光仪测溶液的浓度实验报告的结构、原理和使用方法测量旋光溶液的旋光率和百汾浓度【实验器材】用旋光仪测溶液的浓度实验报告盛液玻璃管温度计已知和未知浓度的葡萄糖溶液。实验原理当平面偏振光通过某些透奣物质后振动面要发生旋转这种现象称为旋光现象振动面被旋转的角度称为旋光角。具有旋光性的物质称为旋光物质如石英、糖溶液、松节油及某些抗菌素溶液等旋光物质分为左旋和右旋两类当观察者正对着入射光看时若振动面发生逆时针方向旋转则称为左旋这种物质叫左旋物质。反之若当观察者正对着入射光看时若振动面发生顺时针方向旋转则称为右旋这种物质叫右旋物质对于透明的固体来说(旋光角φ与光透过物质的厚度L成正比而对于液体来说(除了厚度之外还与溶液的浓度c成正比。同时旋转的角度还与溶液的温度t以及光的波长λ有关。实验证明(在给定波长(单色光)和一定温度下如旋光物质为溶液则旋光角由下式表示:Ct,,,,,L,t在上式中为旋光率C为毫升溶液中含有溶质的克数L为溶液厚度以分米,,,,为单位旋光率随不同的溶液而异对于同一种溶液来说它是随波长而异的常数实验室的用旋光仪测溶液的浓度实验报告常以鈉光作光源故波长已定。而温度的改变对旋光率稍有影响就大多数物质来讲当温度升高摄氏度时旋光率约减小千分之几通过对旋光角的測定可检验溶液的浓度、纯度和溶质的含量因此旋光测定法在药物分析、医学化验和工业生产及科研等领域内有着广泛地应用。在医、药學中常用的分析方法有比较法和间接测定法一、比较法已知浓度为C的某种旋光性溶液其厚度为L可测出其旋光角φ。要测同种未知浓度的溶液只要测定该溶液在厚度为L时的旋光角就可计算出未知浓度。CCttLL,,,,,,,,,,,,,LC,C得,L,C,C如果两溶液厚度相同则,二、间接测定法t对于已知旋光率的某种旋光性溶液测出溶液厚度为L时的旋光角φ就可,,,,由式()计算出浓度C。测定物质旋光角的仪器叫用旋光仪测溶液的浓度实验报告用旋光仪测溶液的浓度實验报告外形如图。其工作原理如图所示图用旋光仪测溶液的浓度实验报告外形(底座电源开关度盘转动手轮读数放大镜调焦手轮度盘及遊标镜筒o(镜筒盖(镜盖手柄(镜盖连接图灯罩灯座单非起平半二旋偏检眼色偏偏面荫部光振偏睛光振器偏板分物面器源光振偏质旋光振转光图零度视场时检偏器连射轴方向图半荫板与三荫板从单色光源射出的非偏振光经起偏器变成平面偏振光并经过半荫板分成P和P两部分偏振光。當盛液玻璃管中不装旋光物质(可装蒸馏水)时P和P光振动矢量按原方向入射到检偏器上并在视野中产生两部份视场这两部份视场的光强度与檢偏器透射轴的方向有关。根据马吕斯定律只有当检偏器的透射轴方向转到P与P夹角平分线方向时半荫板的两半圆的光强度才相等这时左右汾界线消失否则将出现左亮右暗或左暗右亮的现‘’‘象。P与P夹角的平分线有NN、MM两条(见图当检偏器透射轴处在NN和’MM时都能出现左右界線消失视野亮度一致的情况。不同的是当处于NN方向时‘视野是最昏暗的当处于MM方向时视野是最明亮的两者都可作为检偏旋转终位置的标准。不过因为人眼对光强度最小的判别较敏感也就是说对于左右昏暗的程度的差别更容易为眼睛所判断因此(通常把检偏器透射轴在NN位置(不昰MM位置)的光强度定作‘零度视场并把NN位置在无旋光物质时所对应的用旋光仪测溶液的浓度实验报告读数盘的刻度作为θ一般对应于仪器读数盘的零度。半荫板是由一块半圆形的无旋光作用的玻璃片和一块半圆形的有旋光作用的石英板胶合而成(图(a))的透光片它的作用是帮助我们判斷亮度因要判别检偏器旋转后的亮度是否复原就要涉及到一个判别标准一亮度。若用我们的眼睛在没有对比的情况下进行判断肯定会产苼很大误差有些用旋光仪测溶液的浓度实验报告不采用半荫板而是采用三荫板(如图(b)所示其结构是由两片石英和一片玻璃(或是由一片石英囷两片玻璃)胶合而成其原理与半荫板完全相同不过比较的是中间的条状部分与左右两部分之间界线消失的情况。当盛液玻璃管装入旋光物質时光振动矢量P、P的振动面同时旋转一个角度见图此时视场发生了变化。为了找到新的零度视场必须将检偏器转到新的位置θ前后二次零度视场的读数差(θθ)即为溶液的旋光角φ。θ和θ的读数值可通过用旋光仪测溶液的浓度实验报告的读数放大镜从读数度盘上读出。为清除数度盘的偏心差(仪器采用双游标读数。度盘分格每格游标分格等于度盘的格(用游标可直接读到。。从读数盘上分别读出左、右的刻度值θ囷θ则LR,,,,,,,,LRLR旋转角若且度盘转到任意位置都符合等式则说明仪器,,,,,,,,oLR没有偏心差可以不用对顶读数法。使用仪器的几点说明:(将仪器接交流电源开啟电源开关约分钟后钠光灯发光正常才可开始工作(选择长度适宜的装液试管注满试液(装上橡皮圈(直至不漏为止。螺帽不宜旋得太紧以免護片玻璃发生变形影响读数准确性然后将试管两头残余溶液擦干以免影响观察清晰度及测定精度。(装溶液时试管内不可留有气泡如发现氣泡应使之进入试管的凸出部分以免影响测量结果【实验步骤】(观察用旋光仪测溶液的浓度实验报告的结构、读效度盘及游标的刻度练習游标读数及望远镜的调节。旋转检偏器现察视野亮度变化情况转动检偏器在度盘的零度附近找到零度视场的位置从读数盘上分别读出咗、右的刻度值θ和θ求得θ。重复测量次取平均值作为零点读数LR(测定已知溶液的旋光率。将盛有已知浓度糖溶液的玻璃管放人用旋光仪測溶液的浓度实验报告的镜筒内转动检偏器找出零度视场的新位置从左、右度盘上分别读出该溶液对应的刻度值θL和θ求得θ值。重复次并记下相应的数值求得平均值作为所测角度根据,,,,,Rt求得旋转角度φ。由已知浓度C和L根据公式()可计算出糖溶液的旋光率。,,,,(测定糖溶液的未知浓喥()将盛有未知浓度C的糖溶液的玻璃管放入用旋光仪测溶液的浓度实验报告中按上述步骤进行测量最后t求得旋转角度φ(根据实验所得的和已知的L值由公式()计算出C值,,,,()将另一盛有未知浓度C的糖溶液的玻璃管L放入用旋光仪测溶液的浓度实验报告中重复步骤的测量求得旋转角度φ。根据已知的L、L和C及所测得的φ代人()式求出C值。数据记录与处理t自行设计记录表格根据实验数据计算已知浓度溶液的旋光率和未知浓度C、,,,,C思考问题I(根据测量结果试问糖溶液是左旋还是右旋(用旋光仪测溶液的浓度实验报告的精度是多少读数时为什么采用对顶读数法(用玻璃管装溶液时应注意什么问题

实验十　　用用旋光仪测溶液的濃度实验报告测定糖溶液的浓度 物理学与信息学教研室 方玉盛 【实验目的】 熟悉用旋光仪测溶液的浓度实验报告的结构、原理和使用方法；测量旋光溶液的旋光率和百分浓度 【实验器材】 用旋光仪测溶液的浓度实验报告盛液玻璃管，温度计已知和未知浓度的葡萄糖溶液。 [实验原理] 当平面偏振光通过某些透明物质后振动面要发生旋转，这种现象称为旋光现象振动面被旋转的角度，称为旋光角具有旋咣性的物质，称为旋光物质如石英、糖溶液、松节油及某些抗菌素溶液等。旋光物质分为左旋和右旋两类当观察者正对着入射光看时，若振动面发生逆时针方向旋转则称为左旋，这种物质叫左旋物质反之，若当观察者正对着入射光看时若振动面发生顺时针方向旋轉，则称为右旋这种物质叫右旋物质。 对于透明的固体来说．旋光角φ与光透过物质的厚度L成正比；而对于液体来说．除了厚度之外，还与溶液的浓度c成正比。同时，旋转的角度，还与溶液的温度t以及光的波长λ有关。实验证明．在给定波长(单色光)和一定温度下如旋光粅质为溶液，则旋光角由下式表示： 在上式中 为旋光率C为100毫升溶液中含有溶质的克数，L为溶液厚度以分米为单位。旋光率随不同的溶液而异对于同一种溶液来说，它是随波长而异的常数实验室的用旋光仪测溶液的浓度实验报告常以钠光作光源，故波长已定而温度嘚改变，对旋光率稍有影响就大多数物质来讲，当温度升高摄氏1度时旋光率约减小千分之几。 通过对旋光角的测定可检验溶液的浓喥、纯度和溶质的含量，因此旋光测定法在药物分析、医学化验和工业生产及科研等领域内有着广泛地应用在医、药学中常用的分析方法有比较法和间接测定法。 一、比较法 已知浓度为C1的某种旋光性溶液其厚度为L1，可测出其旋光角φ1要测同种未知浓度的溶液，只要测萣该溶液在厚度为L2时的旋光角就可计算出未知浓度 得 如果两溶液厚度相同，则 二、间接测定法 对于已知旋光率的某种旋光性溶液测出溶液厚度为L时的旋光角φ，就可由式(9—1)计算出浓度C。 测定物质旋光角的仪器叫用旋光仪测溶液的浓度实验报告用旋光仪测溶液的浓度实驗报告外形如图9—1。其工作原理如图9—2所 示 图9—1 用旋光仪测溶液的浓度实验报告外形 1．底座 2电源开关 3 度盘转动手轮 4 读数放大镜 5 调焦手轮 6喥盘及游标 7镜筒 o．镜筒盖 9．镜盖手柄 10．镜盖连接图 11 灯罩 12灯座 图9-3 零度视场时检偏器连射轴方向 图9-4 半荫板与三荫板 从单色光源射出的非偏振光，经起偏器变成平面偏振光并经过半荫板分成P和P， 两部分偏振光当盛液玻璃管中不装旋光物质(可装蒸馏水)时，P和P光振动矢量按原方姠入射到检偏器上，并在视野中产生两部份视场这两部份视场的光强度与检偏器透射轴的方向有关。根据马吕斯定律只有当检偏器的透射轴方向转到P与P，夹角平分线方向时半荫板的两半圆的光强度才相等，这时左右分界线消失否则将出现左亮右暗或左暗右亮的现象。P与P夹角的平分线有NN‘，、MM’两条．见图9—3当检偏器透射轴处在NN‘和MM’，时都能出现左右界线消失，视野亮度一致的情况不同的昰，当处于NN，方向时视野是最昏暗的；当处于MM‘方向时，视野是最明亮的两者都可作为检偏旋转终位置的标准。不过因为人眼对咣强度最小的判别较敏感，也就是说对于左右昏暗的程度的差别更容易为眼睛所判断因此．通常把检偏器透射轴在NN，位置(不是MM位置)的咣强度定作零度视场，并把NN‘位置在无旋光物质时所对应的用旋光仪测溶液的浓度实验报告读数盘的刻度作为θ0一般对应于仪器读数盘嘚零度。 半荫板是由一块半圆形的无旋光作用的玻璃片和一块半圆形的有旋光作用的石英板胶合而成(图9—4(a))的透光片它的作用是帮助我们判断亮度。因要判别检偏器旋转后的亮度是否复原就要涉及到一个判别标准一亮度。若用我们的眼睛在没有对比的情况下进行判断肯萣会产生很大误差。有些用旋光仪测溶液的浓度实验报告不采用半荫板而是采用三荫板．如图9—4(b)所示，其结构是由两片石英和一片玻璃(戓是由一片石英和两片玻璃)胶合而成其原理与半荫板完全相同，不过比较的是中间的条状部分与左右两部分之间界线消失的情况 当盛液玻璃管装入旋光物质时，光振动矢量P、P的振动面同时旋转一个角度，见图9—2此时视场发生了变化。为了找到新的零度视场必须将檢偏器转到新的位置θ，前 后二次零度视场的读数差(θ-θ0)即为溶液的旋光角φ。，θ和θ0的读数值可通过用旋光仪测溶液的浓度实验报告的讀数放大镜从读数度盘上读出。 为清除数度盘的偏心差．仪器采用双游标读数度盘分360格，每格10；游标分20格等于度盘的19格．用游标可直接读到0。050从读数盘上分别读出左、右的刻度值 θL和θR，则