用旋光仪测溶液的旋光率和浓度
物理实验
用旋光仪测旋光性溶液的旋光率和浓度
【实验目的】
1．观察线偏振光通过旋光物质的旋光现象
2．了解旋光仪的结构原理
3．学习用旋光仪测旋光性溶液的旋光率和浓度
【实验原理】
线偏振光通过某些物质后，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 称为旋转角或旋光度，能够使线偏振光振动面发生旋转的物质，称为旋光物质。面向光源，如果旋光物质使偏振光的振动面沿逆时针方向旋转，称为左旋物质。反之，若使偏振光的振动面沿顺时针方向旋转，称为右旋物质。
实验表明
振动面旋转的角度 与其所通过旋光物质的厚度成正比。
1．对固体，旋光度 为：
=αL （1）
式中L为旋光物质通光方向的厚度，单位为mm；α为光线通过通过1mm厚固体时振动面旋转的角度，称为该物质的旋光率。
2．对溶液或液体，旋光度 不仅与光线在液体中通过的距离L有关，还与其浓度成正比。即
=α·C·L (2)
式中α是该溶液的旋光率，它在数值上等于偏振光通过单位长度（1分米）、单位浓度（每毫升溶液中含有1克溶质）的溶液后引起振动面旋转的角度。
3．同一旋光物质对不同波长的光有不同的旋光率，在一定的温度下，它的旋光率与入射光波长λ的平方成反比，即随波长的减少而迅速增大，这现象称为旋光色散。考虑到这一情况，通常采用钠黄光的D线（λ=589.3钠米）来测定旋光率。
若已知待测旋光性溶液的浓度C和液体层厚度L，则测出旋光度 就可由（2）式算出其旋光率。显然，在液体层厚度L不变时，如果依次改变浓度C，测出相应的旋光度 ，然后画出 ~C曲线——旋光曲线，则得到一条直线，其斜率为α·L。从该直线的斜率也可以算出旋光率α。反之，通过测量旋光性溶液的旋光度，可确定溶液中所含旋光物质的浓度。通常可根据测出的旋光度从该物质的旋光曲线上查出对应的浓度。
在这里，我们忽略了温度和溶液浓度对于旋光率的影响，实际上旋光率α与温度和浓度均有关。例如，在20C0时，对于黄光D线糖水溶液的旋光率为：
α20=66.412+0.012670C-0.000376C2
其中百分浓度：C=0~50（克/100cm3溶液）。
当温度t偏离20 C0，在14~30C0时，其旋光率温度变化的关系为：
αt=α20[1-0.00037(t-20)]
大体上，在20 C0附近，温度每升高1 C0，糖水溶液的旋光率约减少或增加0.24。
