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旋光仪的应用

来源: 广州市爱宕科学仪器有限公司

2015/2/28 10:56:06 2178

广泛应用于制药、药检、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工业生产,科研、教学部门,用于化验分析或过程质量控制。具体用于:检验含糖量和测定食品调味品中淀粉含量、医院临床:测定尿中含糖量及蛋白质、制糖工业:检验生产过程中糖溶液浓定、药物香料:测定药物香料油这旋光度、高等院校;教学实验。


[预习思考题]


1.  为什么通常用钠黄光(λ=589.3nm)来测旋光率?

答:实验表明,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,其旋光率与入射光波长的平方成反比,即随波长的减小而迅速增大,这种现象称为旋光色散。考虑到旋光色散的存在,为了方便、统一,目前各类手册中所给各旋光物质的旋光率都是用钠黄光的D线(λ=589.3nm)来测定的。所以实验中常用此光来测旋光率。


2.  为什么要确定旋光仪的零点?如何确定零点?

答:调节零点是为了便于测量、计算旋光物质的旋光度,进而测出其旋光率和浓度,确定零点就是调节出使每三分视场的界面消失,亮度均匀,且较暗时的位置,此位置即为测量时的零点。


3.  为什么在装待测液的试管中不能留有较大气泡?

答:因为若试管中留下较大气泡,则试管中的溶液厚度就不能用试管长度代替,而其厚度难以测定,故而影响对其旋光率和浓度的测定。同时,大的气泡会影响观察视场中的变化,从而影响旋光度的测量,所以试管中不应留有较大气泡。


[实验后思考题]


1.  为什么说半荫法测定旋光度比单用两块偏振片测量时更方便、更准确?

答:用两块偏振片测量时,需将两块偏振片的偏振轴调至正交,此时,从目镜中看到的视场将是zui暗的,这就是测量需确定的零点。实际操作中,因人眼很难准确地判断视场是否zui暗,即难以把握两块偏振片的偏振轴*正交,所以测量时,判断较难,误差较大。

而采用半荫法,是用比较视场中相邻两光束的强度是否相同来代替视场是否达到zui暗,即把目镜中三分视场的分界线消失、亮度均匀且较暗的状态作为参考视场(零点)进行测量,所以测量中既便于观察调节,又容易判断。

由此可知用半荫法测量比单用两块偏振片测量更方便、更准确。


2.  对波长λ=589.3A的钠黄光,石英的折射率为n0=1.5442ne=1.5533。如果要使垂直入射的线偏振光(其振动方向与石英片光轴的夹角为θ),通过石英片后变为振动方向转过2θ的线偏振光,问石英片的zui小厚度应为多少?

解:要使振动方向旋转2θ角,由波片的作用可知,让其通过一个晶体半波片即可。又由半波片的定义可知:当偏振光通过半波片后,θ光和e光的光程差为:

    

    ∵在石英中o光比e光速度快,且由上式可知当K=0时,厚度d有zui小值,将n0=1.5442ne=1.5533代入

            


补充知识:  一束光射向各向异性的晶体时,在进入晶体后,往往分裂成两束光线,它们沿不同方向折射,这种现象称为晶体的双折射现象。两束光中一束恒遵守折射定律称为寻常光(或o光);另一束不遵守折射定律,称为非寻常光(或e光)。在晶体内部存在着某一方向,在这个方向上不产生双折射现象,这一方向称为晶体的光轴。晶体有正晶体(石英等),负晶体(方解石等)之分。在正晶体中,o光比e光的速度快,负晶体中e光比o光快。由此在经过厚度为d的晶片后,两束光之间将产生相位差φ和光程差δ:

             

式中nn分别表示晶体对o光和e光的折射率,λ表示入射偏振光在真空中的波长,d为晶体的厚度。

用双折射晶体制成的其表面平行于其光轴、且能使振动相互垂直的两束光(o光和e光)产生固定相位差的光学元件,称为波片。

当波片的厚度满足;当波片的厚度满足,称其为半波片或1/2波片;满足时,则称为全波片。

入射光通过全波片后,仍为线偏振光其振动方向与入射光振动方向平行;通过1/2波片后,仍为线偏振片光,但其振动方向相对于原入射光的振动方向旋转了2θ角;通过1/4波片后的状态将依据入射光振动方向与波片光轴的夹角θ而定。


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