大学物理-验证马吕斯定律测量蔗糖溶液的旋光率实验报告.docx

偏振光实验报告——验证马吕斯定律测量蔗糖溶液的旋光率【实验目的】测量蔗糖水溶液在特定温度及波长的光源的旋光率，验证蔗糖溶液的旋光度与其浓度成正比实验原理】振动面的转角甲与管长L和溶液的浓度c成正比：甲=^]^L（1）其中比例系数la]叫 做该溶液的旋光率，且^]>0表示右旋在旋光物质中线偏振光沿光轴传播时可以分解成 左旋光和右旋光（L光和R光）由于旋光性物质具有不对称性，即有使光向相反方向转动或者说两者的折射率不同，因的镜像物质的碳原子，导致它们的传播速度u l，° .略有不同，而经过旋光性物质时产生不同的相位滞：中=21 n dL人L中=竺n dR人R式中d为旋光晶片的厚度或盛装旋光溶液容器的长度当光束穿出旋光性物质后，左、右旋圆偏振光可以合成为一个线偏振光，其偏振方向在EL，ER瞬时位置的角分线上从图中看出，次方向相对原来的竖直方向转过了一个角度 4，其大小为8= 2（p 一中）=：（n -n ）d当nR > nL时，8 >0，物质是左旋的；当nR < %时，8 <0，物质是右旋的，这样，存在镜 像形式的物质的旋光性便得到了解释实验中可通过更换浓度长度积法测旋光率:因为甲=\o]cL，实验中我们可以通过改变cL值，即浓度长度积的大小得到相应的旋光度，并将旋光度的测量值与对应的cL值做线性拟合，以cL为横轴，旋光度为纵轴，则斜率为旋光率。

旋光仪的结构和工作原理：光线从光源投射到聚光镜、滤色镜、起偏镜后变成平面偏振 光再经过半荫片分解成o光和e光，视场中出现二分视界，通过转动手轮找到暗视场（因 为人眼在较暗的环境下对亮度的微小变化感觉特别灵敏，因而实验中选择视场作 为角度测量的基准以减小角度测量误差）这时找到暗场并记录下此时的角度测量数据 皿，然后再放入装有旋光物质的测试管，此时两种线偏振光都会以相同的旋光度旋转相同 的角度，暗场会消失，从目镜中能观察到半边亮半边暗的不同亮度然后再次找到暗场并记 录下角度测量数据p2，则旋光度p就等于前后两次测量数据之差旋光仪区别于偏振法的优点在于：偏振片上读取的度数最小分度值为2°，用旋光仪来 测量旋光度，仪器的读数装置采用左右游标读数，以消除度盘的偏心差，用游标可直接读到 0.05°，可以提高实验精度，更准确地测量旋光度实验步骤】一、 验证马吕斯定律1、 光束经过起偏器产生线偏振光，再透过检偏器射到硅光电池上，转动检偏器（360°）观 察光强的变化，找到最大电流值，确定该位置为相对0°2、 每次转动5°，测量范围：-90°〜+ 90°o3、 作I〜cos2a的关系曲线，验证马吕斯定律。

二、 测量蔗糖溶液的旋光率1. 配制质量浓度分别为 c = 0.10 g / cm，、0.20g / cm，、0.30g / cm3> 0.40g / cm，、0.50g / cm3的 蔗糖溶液和蒸馏水分别装入L=20mm的试管中（尽量装满，不要让两端有气泡）偏振法：2. 调整光具座上各光学元件至等高共轴，使起偏器，检偏器元件平面相互平行且垂直于光具 座导轨1半导体激光器（S）; 2及转盘P1;3样品管调节架;4样品试管;5检偏器及转盘P2; 6光强 探测器；7光电接收器3. 打开仪器电源，根据光电接收器的电流信号，将起偏器 检偏器元件透振方向调节至垂直 （消光，电流强度为0）o4. 分别将装有6种蔗糖溶液（包括蒸馏水，浓度为0）的样品试管放在起偏器与检偏器之间， 注意使气泡位于试管的圆泡 ，线偏振光的偏振方向将转过角，光电接收器接收到的光 强不再为零，此时再将检偏器的转盘旋转一定角度使其处于消光位置该旋转角度即为偏 振光通过蔗糖溶液后振动方向旋转的角度判断蔗糖溶液为左旋物质还是右旋物质同时注明测量时所用的波长和测量时的温度旋光仪法5. 开启旋光仪钠光灯，预热约5min，待钠光灯发光正常可开始工作。

6. 转动手轮，调节目镜焦距使视场清晰再转动手轮，观察并熟悉视场明暗变化的规律，掌 握零度视场（二分视界线消失，两部分亮度相等，且视场较暗）的特点是测量旋光度的关键7. 测量仪器零位值:将试管注满蒸馏水，轻轻拧上螺帽，擦拭干净，放入镜筒盒中，并盖上镜 盖试管有圆泡的一端应朝上，以便气泡存入圆泡中，不致影响观察和测试转动手轮找到 零度视场，记录左右刻度盘上的读数作为旋光仪的零点位置8. 试管取出，将装有已知浓度蔗糖溶液的试管放入旋光仪，注意让气泡留在试管中间的凸起 部分转动手轮再次找到零度视场位置，记下左右视窗读数，算出旋光度中=中-中i 0 做旋光度随浓度的变化曲线，求出旋光率数据处理及误差分析】。