蔗糖溶液旋光率测量方法改进

罗垒垒，焦志阳，宋海晨

(中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580)



蔗糖溶液旋光率测量方法改进

罗垒垒，焦志阳，宋海晨

(中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580)

简单介绍了液体旋光物质的测量原理，以及利用改进的偏振光实验仪及旋光仪测量蔗糖溶液不同浓度的旋光率和松节油的旋光度，对实验数据进行处理、计算，并对结果进行分析、讨论。

旋光率；旋光仪；偏振

旋光仪是一种测量旋光物质旋光度的仪器，目前大学实验中测量液体的旋光性广泛使用的仪器为WXG-4型旋光仪。其特点是直接用肉眼观察三分视场的变化，因此测量结果受实验者判断力影响很大，特别是旋光仪在测量某些视场变化缓慢的旋光液体时其准确度不高且长时间观察易使人眼疲劳等不足之处[1-4]。文章在旋光仪基础上改进了其测量方法，通过偏振光实验仪使出射的光通过光功率计来调节角度，使实验误差明显降低。

1 液体的旋光特性原理

1.1 旋光现象和旋光物质

偏振光在通过物质后，其振动面会以光的传播方向为轴旋转过一定的角度，这种现象称为旋光现象。具有旋光性质的物质称为旋光物质，例如石油、糖溶液、松节油等。旋光物质很容易通过实验进行观察.如图1所示，起偏器和检偏器的偏振方向相互垂直，在正交的两偏振器之间放置待测溶液.当一束单色自然光入射，经起偏器起偏后变成了线偏振光，如果样品室中没有任何旋光物质，则在检偏器的视场中出现全暗；如果在品室中存放旋光溶液，则由于偏振光通过旋光物质后振动面旋转过了一个角度，检偏器的视场就会变得明亮，这时如果旋转检偏器，使视场再次出现全暗，则检偏器转过的角度就是偏振光振动面转过的角度[5-6]。

图1 检验偏光现象的试验方法

1.2 旋光度、旋光率

偏振光通过旋光物质后，其振动面旋转过一定的角度 称为旋转角度或旋光度，它决定了旋光物质的性质、厚度以及入射光的波长。

对于旋光溶液，旋光度 与偏振光通过的液柱长度L和溶液中旋光物质的浓度C成正比，即

a=dL·C

在测量出旋光度之后，根据公式(1)可计算出液体的旋光度a。

2 测量方法

2.1 旋光仪测量法

当放进存有被测溶液的试管后，由于溶液具有旋光性，使平面偏振光旋转了一个角度，零度视场便发生了变化(如图2a或2c)。转动检偏镜一定角度，能再次出现亮度一致的视场。这个转角就是溶液的旋光度，它的数值可通过放大镜(10)

从度盘(11)上读出，如图2所示。

图2 三分视场

2.2 偏振光实验仪测量法

偏振光实验仪测量液体旋光率原理与利用旋光仪测量原理基本是一样的，其不同之处在于偏振光实验仪把透过旋光液的光线通过光功率计显示出来。如图3。

图3 偏振光实验仪

3 实验数据结果分析

利用旋光仪测量不同浓度蔗糖溶液旋光度。

旋光仪在钠光源(波长为589.3 nm)时测得的数据与偏振光实验仪在激光(波长为632.8 nm)时测得的数据如表1。

表1 200 mL试管中不同浓度蔗糖溶液与旋光度

图4 利用偏振光实验仪测量的 曲线

根据公式(1)和图4可计算出斜率=aL=125计算得旋光率a=125/200 mL=6.250 cm·(gcm3)

图5 利用旋光仪测量的 曲线

根据公式(1)和图5可计算出斜率为139计算得旋光率a=139/200 mL= cm·(gcm3)

蔗糖溶液的标准旋光率为 cm·(gcm3)，根据上面计算，可得利用旋光仪测量计算的实验误差为6.0%，利用偏振光实验仪测量计算的实验误差为4.5%.因此利用偏振光实验仪测量计算的蔗糖溶液的旋光率精度要高于利用偏振光实验仪测量计算的精度。

4 结 论

文章通过两种方法来测量蔗糖溶液的旋光度，并计算蔗糖溶液的旋光率，根据与蔗糖溶液的标准旋光率比较得利用偏正光实验仪测量的蔗糖溶液的旋光率跟加准确，偏振光实验仪可以测量光强大小，相对于人眼对光信号更加灵敏，因此，利用偏振光实验仪可以更精确测量旋光率，同时可以直接避免实验者人眼与光源的直接接触，保护了实验者的安全。

[1] 李书光，张亚萍，朱海丰．大学物理实验[M]．实验科学与技术．北京：科学出版社，2012.

[2] 阎其昌，张和民.一种新型偏振光实验仪[J].物理实验,1989:96-97.

[3] 张峰慧，旋光仪实验现象分析[J].太原理工大学学报,1998:651-652.

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[6] 陈建农，等.液晶径向偏离振光转换组件用于实验教学[J].大学物理实验，2015(3)：69-72.

Improvement of Measuring Method of the Optical Rotation of Sucrose Solution

LUO Lei-lei,JIAO Zhi-yang,SONG Hai-chen

(China University of Petroleum,Shandong Qingdao 266580)

It introduces the principle of measurement of liquid optical material,and the use of improved experimental apparatus of polarized light and rotation measurement of sucrose solution of different concentrations of optical rotation rate and turpentine,to deal with the experimental data and calculation,and analyze the results and discussion.

rotation rate；rotation；the polarization

2016-05-21

1007-2934(2016)05-0019-03

O 4-33

A DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.005.005