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廣泛應(yīng)用于制藥、藥檢、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工業(yè)生產(chǎn),科研、教學(xué)部門,用于化驗分析或過程質(zhì)量控制。具體用于:檢驗含糖量和測定食品調(diào)味品中淀粉含量、醫(yī)院臨床:測定尿中含糖量及蛋白質(zhì)、制糖工業(yè):檢驗生產(chǎn)過程中糖溶液濃定、藥物香料:測定藥物香料油這旋光度、高等院校;教學(xué)實驗。
[預(yù)習(xí)思考題]:
1. 為什么通常用鈉黃光(λ=589.3nm)來測旋光率?
答:實驗表明,同一旋光物質(zhì)對不同波長的光有不同的旋光率。在一定的溫度下,其旋光率與入射光波長的平方成反比,即隨波長的減小而迅速增大,這種現(xiàn)象稱為旋光色散。考慮到旋光色散的存在,為了方便、統(tǒng)一,目前各類手冊中所給各旋光物質(zhì)的旋光率都是用鈉黃光的D線(λ=589.3nm)來測定的。所以實驗中常用此光來測旋光率。
2. 為什么要確定旋光儀的零點?如何確定零點?
答:調(diào)節(jié)零點是為了便于測量、計算旋光物質(zhì)的旋光度,進而測出其旋光率和濃度,確定零點就是調(diào)節(jié)出使每三分視場的界面消失,亮度均勻,且較暗時的位置,此位置即為測量時的零點。
3. 為什么在裝待測液的試管中不能留有較大氣泡?
答:因為若試管中留下較大氣泡,則試管中的溶液厚度就不能用試管長度代替,而其厚度難以測定,故而影響對其旋光率和濃度的測定。同時,大的氣泡會影響觀察視場中的變化,從而影響旋光度的測量,所以試管中不應(yīng)留有較大氣泡。
[實驗后思考題]:
1. 為什么說半蔭法測定旋光度比單用兩塊偏振片測量時更方便、更準確?
答:用兩塊偏振片測量時,需將兩塊偏振片的偏振軸調(diào)至正交,此時,從目鏡中看到的視場將是zui暗的,這就是測量需確定的零點。實際操作中,因人眼很難準確地判斷視場是否zui暗,即難以把握兩塊偏振片的偏振軸*正交,所以測量時,判斷較難,誤差較大。
而采用半蔭法,是用比較視場中相鄰兩光束的強度是否相同來代替視場是否達到zui暗,即把目鏡中三分視場的分界線消失、亮度均勻且較暗的狀態(tài)作為參考視場(零點)進行測量,所以測量中既便于觀察調(diào)節(jié),又容易判斷。
由此可知用半蔭法測量比單用兩塊偏振片測量更方便、更準確。
2. 對波長λ=589.3A的鈉黃光,石英的折射率為n0=1.5442,ne=1.5533。如果要使垂直入射的線偏振光(其振動方向與石英片光軸的夾角為θ),通過石英片后變?yōu)檎駝臃较蜣D(zhuǎn)過2θ的線偏振光,問石英片的zui小厚度應(yīng)為多少?
解:要使振動方向旋轉(zhuǎn)2θ角,由波片的作用可知,讓其通過一個晶體半波片即可。又由半波片的定義可知:當偏振光通過半波片后,θ光和e光的光程差為:
∵在石英中o光比e光速度快,且由上式可知當K=0時,厚度d有zui小值,將n0=1.5442,ne=1.5533代入
∴
補充知識: 一束光射向各向異性的晶體時,在進入晶體后,往往分裂成兩束光線,它們沿不同方向折射,這種現(xiàn)象稱為晶體的雙折射現(xiàn)象。兩束光中一束恒遵守折射定律稱為尋常光(或o光);另一束不遵守折射定律,稱為非尋常光(或e光)。在晶體內(nèi)部存在著某一方向,在這個方向上不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象,這一方向稱為晶體的光軸。晶體有正晶體(石英等),負晶體(方解石等)之分。在正晶體中,o光比e光的速度快,負晶體中e光比o光快。由此在經(jīng)過厚度為d的晶片后,兩束光之間將產(chǎn)生相位差φ和光程差δ:
式中n快、n慢分別表示晶體對o光和e光的折射率,λ表示入射偏振光在真空中的波長,d為晶體的厚度。
用雙折射晶體制成的其表面平行于其光軸、且能使振動相互垂直的兩束光(o光和e光)產(chǎn)生固定相位差的光學(xué)元件,稱為波片。
當波片的厚度滿足;當波片的厚度滿足,稱其為半波片或1/2波片;滿足時,則稱為全波片。
入射光通過全波片后,仍為線偏振光其振動方向與入射光振動方向平行;通過1/2波片后,仍為線偏振片光,但其振動方向相對于原入射光的振動方向旋轉(zhuǎn)了2θ角;通過1/4波片后的狀態(tài)將依據(jù)入射光振動方向與波片光軸的夾角θ而定。
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