1、龙长才一、开篇设问1、什么是偏振光?2、什么是旋光现象?3、如何观测和检测旋光?4、旋光效应有何应用?偏振电磁波、声波是横波,它们的(电、磁、机械)振动方向与传播方向垂直,光波是一种电磁波,也是 横波 。单一的横波其振动有一个明确的方向,这种现象称为偏振 ,这个方向称为 偏振方向 。传播方向传播方向振动方向振动方向偏振光一束自然光是由多个独立的光波构成,它们的振动方向各不相同传播方向自然光振动方向偏振光在一束自然光的传播路径上加上起偏器后,只有那些振动方向与起偏方向相同的光能很好地通过。通过起偏器后的光 有 单一的振动方向,称为 偏振光 。传播方向自然光振动方向振动方向偏振光起偏器二、背景介绍
2、1911年,法国物理学家阿喇果( D. F. J Arago)发现,当偏振光通过石英晶体时,它的振动面会绕光的传播方向转过一定的角度。随后( 1815年),法国物理学家毕奥( Jean-Baptiste Biot )在酒石酸中发现相同的现象,这种现象叫旋光效应。 旋光效应引起人们极大兴趣, 近 200年来,围绕产生旋光现象的原因、机理,科学家们的探索,有力地推动了对物质结构 的认识 和有机化学的发展,与此同时,旋光现象也在化学、化工、物理、医学等领域 有 了大量应用。本实验就是要应用旋光效应,测旋光物质的浓度。三、实验原理偏振光通过旋光物质后,偏振面会发生旋转振动方向振动方向振动方向二、实验原
3、理振面旋转的角度 与 旋光性 物质的温度 t、浓度 c,以及光在 该 物质中的行程 有关 。振动方向振动方向振动方向 =c称为旋光率,与温度有关透明旋光物质光在旋光物质中的行程振动面旋转的 角度三、实验原理振面旋转的角度 与 旋光性 物质的温度 t、浓度 c,以及光在 该 物质中的行程 有关 。由 =c如果测出偏振光在浓度 c已知的溶液行走 的距离偏振方旋转的角度 ,就 可以算出该种物质的旋光率 。如果某种旋光物质的 旋光率 已知, 测出偏振光在物质中行走 的距离偏振方旋转的角度 ,就 可以算出该种物质的 浓度 c。测量系统准直 旋光物质起偏器 检偏器光源 准直系统 旋光物质偏振方向检测旋转角度读出偏振方向检测旋转角度读出系统准置系统: 将来自光源的发散光准直为平行光,以保证 有足够的光能 和稳定的光束通过后续系统。结构参见 平行光管实验 起偏器: 将准直的非偏振光变成偏振光 。 旋光物质: 长度已知的透明旋光物质样本。 检偏器: 其实是另一个检偏器,当偏振光的偏振方向与其起偏方向垂直时,完全没有光通过,而平行时有最大的光能通过。因此旋转检偏器,从输出光的亮度的大小可判断透过旋光物质后,光的偏振方向。 偏振方向判断与角度读出系统: 考虑视觉特征,采用半荫片技术检测偏振方向,采用游标技术读取十分之一度以下角度,采用对称双游标,以消除角度读数盘偏心误差