旋光仪三分视野的原理及固体旋光率的测定(精)
旋光仪工作原理
旋光仪工作原理旋光仪是一种用于测量物质对光旋光性质的仪器。
它通过测量光线在物质中传播时的旋光角度来确定物质的旋光性质和浓度。
旋光仪的工作原理基于光的偏振性质和旋光现象。
旋光是指当线偏振光通过旋光物质时，光的振动方向会发生旋转。
旋光物质可以是有机分子、无机物质或者化合物溶液。
旋光的角度与物质的性质、光的波长和浓度有关。
旋光仪通常由光源、偏振器、样品室、检测器和显示器等组成。
下面将详细介绍旋光仪的工作原理及各部分的功能。
1. 光源：旋光仪中常用的光源有白炽灯、汞灯和钠灯等。
光源发出的光经过滤波器和偏振器后，成为线偏振光。
2. 偏振器：偏振器用于将光源发出的自然光转化为线偏振光。
它只允许一个方向上的光通过，将其他方向上的光过滤掉，使得光线的振动方向变得一致。
3. 样品室：样品室是放置旋光物质的地方。
样品室通常由两个平行的玻璃或石英片构成，样品被夹在两片之间。
样品室的长度可以根据需要调节，以适应不同浓度的样品。
4. 检测器：检测器用于测量样品中光的旋光角度。
常见的检测器有偏振片、光电二极管和光电倍增管等。
检测器接收通过样品室的光，并将光的旋光角度转化为电信号。
5. 显示器：显示器用于显示测量结果。
通过对检测器输出的电信号进行处理和转换，可以得到样品的旋光角度。
旋光角度可以直接显示在显示器上，也可以通过计算机进行记录和分析。
旋光仪的工作过程如下：1. 打开旋光仪电源并预热，使光源稳定工作。
2. 调节偏振器，使光线成为线偏振光。
3. 将样品放置在样品室中，并调节样品室的长度，使样品与光线相互作用。
4. 检测器接收通过样品室的光，并将旋光角度转化为电信号。
5. 处理和转换电信号，得到样品的旋光角度。
6. 结果显示在显示器上，可以进行记录和分析。
旋光仪的应用范围广泛，主要用于化学、药学、生物学、食品科学、环境科学等领域。
它可以用来测量物质的旋光性质、浓度、纯度和反应动力学等参数。
例如，在制药工业中，旋光仪可以用来检测药物的纯度和浓度，以确保药物的质量和安全性。
旋光率的测量
2.27旋光率的测量1911年，阿喇果发现，当线偏振光通过某些透明物质时，它的振动面将会绕光的传播方向转过一定的角度，这种现象就叫旋光效应，光的振动面转过的角度称为旋光度，使光的振动面产生旋转的物质叫做旋光物质（进一步地，迎着光的传播方向看，使光的振动面顺时针转动的物质叫右旋物质，反之则为左旋物质）。
常见的旋光物质有：石英、朱砂、酒石酸、食糖溶液、松节油等。
旋光仪是测定旋光物质旋光度的仪器，通过对旋光度的测定可确定物质的浓度、纯度、比重、含量等，可供一般的成分分析之用，广泛应用于石油、化工、制药、香料、制糖及食品、酿造等工业。
【实验目的】(1)观察偏振光通过旋光物质的现象(2)了解旋光仪的结构原理(3)学习用旋光仪测量旋光性溶液的玄光率和浓度【实验原理】如图ｌ所示，线偏振光通过某些物质的溶液（如蔗糖溶液等）时，偏振光的振动面将旋转一定的角度中，这种现象称为旋光现象，旋转的角度称为旋光度。
ϕ实验证明，线偏振光通过旋光性溶液后，其旋光度与溶液的化学浓度c 成正比，也与光所通过的液体层厚度Ｌ成正比，即(1)L c αϕ=式中的单位是°（度），c 的单位是g /cm 3，Ｌ的单位是ϕdm （10cm ），表征了物质的旋光性质，称为旋光率，它在数值α上等于线偏振光通过厚度为10cm 、浓度为1cm 3溶液含1ｇ旋光物质的液体层后，其偏振面旋转的角度。
实验还表明，同一旋光物质对不同波长的光有不同的旋光率；在一定温度下，它的旋光率与入射光波长成反比，即随波长的减小而迅速增大，故一般用钠黄光（）测定旋光率。
2λλnm 3.589=λ若已知待测旋光性溶液的浓度c 和液层厚度Ｌ，测出旋光度后，就可由式（1）求出其旋光率。
ϕ当液体层厚度Ｌ不变时，若依次改变浓度c ，测出相应的旋光度，然后画出其曲线~c （旋光曲线），ϕϕ将得到一条直线，其斜率为，从该直线的斜率也可求出旋光率。
在测得某种旋光性溶液~c 曲L ααϕ线后，可测量光通过浓度待测的同种溶液的旋光度，由~c 曲线查出对应的浓度，即待测液体的浓ϕϕ度。
旋光仪工作原理
旋光仪工作原理旋光仪是一种用于测量光学材料旋光性质的仪器，通过测量光束在通过旋光样品后的偏振状态的变化来确定样品的旋光角度。
旋光仪广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域，用于分析和检测旋光性质的样品。
旋光仪的工作原理基于波片法和偏振片法。
波片法利用了光的相位差来测量旋光角度，而偏振片法则利用了光的偏振状态的变化来测量旋光角度。
在波片法中，旋光仪通常使用一个固定的波片和一个可旋转的波片。
当偏振光通过旋光样品后，其偏振方向会发生旋转。
固定波片和可旋转波片之间的相对角度会影响通过样品的光的相位差，进而影响到光的偏振状态。
通过测量光的偏振状态的变化，可以计算出样品的旋光角度。
在偏振片法中，旋光仪使用了两个偏振片。
一个偏振片被称为“分析片”，它的偏振方向是固定的；另一个偏振片被称为“旋转片”，它的偏振方向可以通过旋转来改变。
当通过旋光样品后，光束的偏振方向会发生变化。
通过旋转旋转片，使得通过分析片的光强最小，可以确定样品的旋光角度。
旋光仪通常还配备了光源、检测器和计算机控制系统。
光源可以是白光源或者单色光源，用于提供光束。
检测器用于测量通过样品后的光强度或者偏振状态的变化。
计算机控制系统用于控制旋光仪的操作，并进行数据处理和结果显示。
在进行旋光测量时，首先需要校准旋光仪。
校准过程通常包括零点校准和灵敏度校准。
零点校准是将旋光仪的读数调整为零，以消除仪器本身的偏差。
灵敏度校准是使用已知旋光角度的样品进行校准，以确保旋光仪的测量结果准确可靠。
在实际测量中，样品通常以液体或者固体的形式存在。
对于液体样品，可以使用旋光管或者旋光池进行测量。
旋光管是一种具有固定路径长度的玻璃管，样品被注入其中。
旋光池是一种具有可调节路径长度的池子，样品被放置在其中。
对于固体样品，可以使用旋光仪配备的样品夹进行测量。
旋光仪的测量结果通常以旋光角度表示，单位为度。
旋光角度的正负表示旋光的方向，正值表示右旋，负值表示左旋。
旋光角度的大小与样品的性质和测量条件有关。
旋光仪的工作原理
旋光仪的工作原理
从光源(1)射出的光线,通过聚光镜(3),滤色镜(4)经起偏镜(5)成为平面偏振光,再半波片(6)处产生三分视场。
通过检偏镜(8)及物,目镜组(9)可以视察到如图二所示的三种情况.转动检验偏镜,只有再零度时候(旋光仪出厂前调整好)视场中三部分亮度一致(如图2b)。
当放进存有溶剂的被测使馆后,由于溶液有旋光性,使平面振光旋转了一个角度,零度视场便发生了变化(如图a和c).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,它的数值通过放大镜(10)从度盘(11)上读出。
测得溶液的旋光度后,就可以求出物质的比旋度,根据比旋度的大小,就能确定该物质的纯度和含量了。
为了便于操作,旋光仪的光学系统以倾斜20°安装在基座上光源采用20瓦钠灯光(波长入=5893A°).钠灯光的限流器安装在基座底部,无需外接限流器。
旋光仪的偏振器均为聚乙烯醇人造偏振片.三分视界采用劳伦特石英板装置(半波片)转动起片警可调整三分视场的影荫角(旋光仪出场时候调整到3°左右).旋光仪采用双游标度数,以消除度盘偏心差,度盘分360格子,每格1°,游标分20格,等于读盘19格,用游标直接度数到0.05°(如图四)度盘和检偏镜固为一体借手轮(1)能做粗,细转动,游标窗前方装有两块4倍的放大镜,供读数时用。
旋光仪的工作原理[2020-04-10]。
旋光仪工作原理
旋光仪工作原理一、概述旋光仪是一种用于测量物质对光旋光性质的仪器。
它通过测量光束经过物质后的光旋光角度，来确定物质的旋光性质和浓度。
旋光仪广泛应用于化学、生物、医药等领域，具有重要的研究和应用价值。
二、工作原理旋光仪的工作原理基于波长选择性的偏振光通过旋光样品后的旋转现象。
下面将详细介绍旋光仪的工作原理。
1. 光源系统旋光仪的光源系统通常采用高亮度的白光LED或者钠灯。
光源发出的光经过透镜系统，使得光线平行并且均匀，以保证后续的测量精度。
2. 偏振器系统光源发出的光经过偏振器系统，惟独一个方向的偏振光通过。
偏振器可以通过旋转调节偏振光的方向，以适应不同样品的测量需求。
3. 旋光样品旋光样品是旋光仪中的核心部件，它通常由有机化合物或者无机晶体制成。
旋光样品具有旋光性质，即能使通过它的光发生旋转。
旋光样品的旋光角度与样品的浓度和份子结构有关。
4. 检测系统旋光样品后的光通过检测系统进行测量。
检测系统通常由光电二极管和光电倍增管构成。
光电二极管将光信号转化为电信号，光电倍增管将电信号放大，以提高测量的灵敏度。
5. 数据处理系统旋光仪的数据处理系统负责接收和处理检测系统输出的电信号。
数据处理系统通常由微处理器、存储器和显示器构成。
微处理器对电信号进行数字化处理，并计算出旋光角度。
存储器用于存储测量结果和校准数据。
显示器用于显示测量结果和操作界面。
6. 校准系统旋光仪的校准系统用于校准仪器的零点和灵敏度。
校准系统通常包括零点校准和灵敏度校准两部份。
零点校准用于消除仪器的零点偏移，灵敏度校准用于调整仪器的灵敏度，以确保测量结果的准确性。
三、使用步骤下面是使用旋光仪的基本步骤：1. 打开旋光仪电源，待仪器预热一段时间后，确保仪器处于工作状态。
2. 将待测样品注入旋光仪的样品槽中。
注意样品槽应保持清洁，以避免杂质对测量结果的影响。
3. 调节偏振器，使得通过样品的光线最大化。
这样可以提高测量的灵敏度。
4. 按下测量按钮，仪器开始进行测量。
旋光仪工作原理
旋光仪工作原理旋光仪是一种常用的光学仪器，用于测量物质对光的旋光性质。
它通过测量光经过物质后的旋转角度来确定物质的旋光性质和浓度。
旋光仪广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域，在研究、生产和质量控制过程中起着重要的作用。
旋光仪的工作原理基于波长选择性旋光现象。
当线偏振光通过具有旋光性质的物质时，其振动方向会发生旋转。
旋光角度的大小与物质的旋光性质以及物质的浓度有关。
旋光仪主要由光源、样品室、检测器和显示器等组成。
光源通常采用偏振光源，如偏振滤光片或偏振光源。
样品室是旋光仪中放置样品的部分，通常由一个透明的圆柱形容器构成，样品通过容器中的光路传递。
检测器用于测量通过样品后的光的旋转角度，并将其转化为电信号。
显示器用于显示测量结果。
旋光仪的工作流程如下：1. 准备样品：将待测样品放置在样品室中。
样品可以是液体、固体或气体。
2. 光源发出线偏振光：光源产生的线偏振光通过样品室中的样品。
3. 样品引起光的旋转：样品中的旋光性质使得通过样品后的光发生旋转。
4. 旋光角度测量：检测器测量通过样品后的光的旋转角度。
5. 旋光角度转化为电信号：检测器将测量结果转化为电信号。
6. 结果显示：电信号经过处理后，在显示器上显示旋光角度的数值。
旋光仪的测量精度和稳定性是其性能的关键指标。
为了提高测量精度，旋光仪通常采用双光束设计，其中一个光束通过样品，另一个光束不经过样品，用于校正系统误差和环境干扰。
此外，温度对旋光仪的测量结果也会产生影响，因此一些高级旋光仪还配备了温度控制功能。
在实际应用中，旋光仪可以用于测量样品的旋光度、旋光方向、旋光率等参数。
通过测量样品的旋光性质，可以判断样品的结构、纯度、浓度等信息。
旋光仪广泛应用于化学合成、药物研发、食品加工、生物学研究等领域。
总结起来，旋光仪是一种用于测量物质对光的旋光性质的光学仪器。
它通过测量光经过样品后的旋转角度来确定物质的旋光性质和浓度。
旋光仪的工作原理基于波长选择性旋光现象，通过光源、样品室、检测器和显示器等组成。
旋光仪工作原理
旋光仪工作原理旋光仪是一种用于测量物质对光的旋光性质的仪器。
它通过测量光束通过物质后的旋转角度来确定物质的旋光性质和浓度。
旋光仪广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域。
旋光现象是指光束通过旋光物质后，光的振动方向发生改变。
旋光物质可以是有机化合物、无机盐、氨基酸等。
旋光现象的产生是由于旋光物质的分子结构不对称所致。
旋光仪的工作原理基于波长选择性和光的旋转角度的测量。
下面将详细介绍旋光仪的工作原理。
1. 光源和检测器：旋光仪通常使用单色光源，如汞灯或钠灯。
光源发出的光通过准直器和滤光片，使得光束的波长保持一致。
检测器通常使用光电二极管或光电倍增管。
2. 旋光样品：旋光样品放置在旋光仪的样品室中。
样品室通常是一个圆柱形容器，样品可通过旋转样品室或旋转样品室内的样品来调整光束通过样品的路径长度。
3. 偏振器和分析器：光源发出的光通过偏振器，使得光的振动方向保持一致。
光束通过样品后，再经过分析器。
分析器可以是固定的或可旋转的。
4. 旋光角度的测量：旋光仪通过测量光束通过样品后的旋转角度来确定样品的旋光性质。
旋光角度是指光束通过样品后光的振动方向相对于初始方向旋转的角度。
5. 旋光仪的操作：在使用旋光仪进行测量时，首先需要调整光源、偏振器和分析器的位置，以确保光束通过样品时的光强最大。
然后，将样品放置在样品室中，并调整样品室或样品的位置，使得光束通过样品的路径长度符合要求。
最后，通过旋转分析器，测量光束通过样品后的旋转角度。
6. 数据处理：旋光仪通常配备有显示屏或计算机接口，可以直接显示测量结果或将数据传输到计算机进行进一步处理。
测量结果可以以旋光角度或旋光度表示。
总结：旋光仪是一种用于测量物质旋光性质的仪器，其工作原理基于波长选择性和旋光角度的测量。
通过调整光源、偏振器和分析器的位置，将样品放置在样品室中，并通过旋转分析器来测量光束通过样品后的旋转角度。
旋光仪广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域，可用于测量物质的旋光性质和浓度。
旋光仪工作原理
旋光仪工作原理旋光仪是一种用于测量物质光学活性的仪器，它可以测量物质对偏振光的旋光性质。
旋光是指光线在通过物质时，由于物质的分子结构导致光的振动方向发生旋转的现象。
旋光仪的工作原理基于波片和偏振片的相互作用。
波片是一种具有特殊光学性质的光学元件，可以改变光线的相位差。
偏振片是一种只允许特定方向的光通过的光学元件。
旋光仪通常由一个光源、一个波片、一个样品室和一个检测器组成。
当光线通过旋光仪时，首先经过一个偏振片，该偏振片只允许特定方向的光通过。
然后，光线进入样品室，在样品室中与待测物质相互作用。
待测物质的分子结构会导致光线的振动方向发生旋转，这就是旋光现象。
接下来，光线经过一个波片，波片会改变光线的相位差。
最后，光线再次通过偏振片，只有特定方向的光能够通过，并进入检测器进行测量。
旋光仪测量的结果通常以旋光度（specific rotation）表示，旋光度是指单位样品长度内旋转的角度。
旋光度的正负表示旋光的方向，正值表示顺时针旋转，负值表示逆时针旋转。
旋光度的大小与物质的浓度、温度、波长等因素有关。
旋光仪广泛应用于化学、药学、生物学等领域，用于测量和研究物质的光学活性。
例如，在药学中，旋光仪可以用于测量药物的旋光度，以确定其对光学活性的影响。
在食品工业中，旋光仪可以用于检测食品中的糖分含量，因为不同糖类的旋光度不同。
总结一下，旋光仪是一种用于测量物质光学活性的仪器，其工作原理基于波片和偏振片的相互作用。
通过测量光线在通过物质时的旋光现象，可以得到物质的旋光度。
旋光仪在化学、药学、生物学等领域有着广泛的应用，用于研究和测量物质的光学活性。
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旋光仪三分视野的原理及固体旋光率的测定
化学与化工学院2006级化学专业高东亮 20061101023
摘要：旋光仪是测量液体旋光率的仪器，它通过使用三分视野，从而使得测量更为准确，本文介绍了旋光仪三分视野的形成原理。
固体的旋光率的测定比较麻烦，很难有合适的仪器测量，本文介绍了用分光光度计改装，从而测量固体旋光率的方法。
关键词：旋光仪三分视野固体旋光率测定
旋光仪三分视野的形成原理
偏振光通过某些晶体或某些物质的溶液以后，偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。
这个角α称为旋光角。
当两个尼科尔棱镜的主截面(为折射光线与晶体光轴所构成的平面) 相平行时,第一块尼科尔棱镜射到第二块尼科尔棱镜的平面偏振光全部透过,视野光亮;当两个尼科尔棱镜的主截面相垂直时,则平面偏振光全部不能透过第二块尼科尔棱镜,视野漆黑;当两个尼科尔棱镜的主截面夹角在0～90o之间时,则平面偏振光部分透过第二块尼科尔棱镜,视野半明半暗。
当两块尼科尔棱镜主截面互相垂直(或平行)时,视野是漆黑(或明亮) 的。
但在两块尼科尔棱镜中间放入一个装有旋光性物质溶液的旋光管时,因溶液使平面偏振光旋转了一个角度,所以从视野中可见到一定的光度,这时如将检偏镜相应旋转一个角度,又可使视野重新变为
漆黑(或明亮) ,此时检偏镜旋转的角度就是平面
偏振光透过溶液后的旋光度α。
由于肉眼鉴别漆黑(或明亮) 的视野误差较
大,为精确确定旋光度,常采用比较方法即三分视
野法。
原理是在起偏镜后面加一块石英晶体片，石
英片和起偏镜的中部在视场中重叠，如图2所示，
将视场分为三部分。
并在石英片旁边装上一定厚度
的玻璃片，以补偿由于石英片的吸收而发生的光亮
度变化，石英片的光轴平行于自身表面并与起偏镜
的偏振化方向夹一小角θ(称影荫角)。
由光源发出
的光经过起偏镜后变成偏振光，其中一部分再经过石英片，石英是各向异性晶体，光线通过它将发生双折射。
可以证明，厚度适当的石英片会使穿过它的偏振光的振动面转过2θ角，这样进入测试管的光是振动面间的夹角为2θ的两束偏振光。
图3中OP表示通过起偏镜后的光矢量，而OP´则表示通过起偏镜与石英片后的偏振光的光矢量，OA表示检偏镜的偏振化方向，OP和OP´与OA的夹角分别为β和β'，
OP 和OP ´在OA 轴上的分量分别为A A
OP OP '和。
转动检偏镜时，A A OP OP '和的大小将发生变化，于是从目镜中所看到的三分视场的明暗也将发生变化(见图3)。
图中画出了四种不同的情形：
(1),A A OP OP ββ''>>。
从目镜观察到三分视场中与石英片对应的中部为暗区，与起偏镜直接对应的两侧为亮区，三分视场很清晰。
当/2βπ'=时，亮区与暗区的反差最大。
(2)
,A A OP OP ββ''==。
三分视场消失，整个视场为较暗的黄色。
(3) ,A A OP OP ββ''<<。
视场又分为三部分，与石英片对应的中部为亮区，与起偏镜直接对应的两侧为暗区。
当/2βπ=时，亮区与暗区的反差最大。
(4) ,A A OP OP ββ''==。
三分视场消失。
由于此时OP 和OP ´在OA 轴上的分量比第二种情形时大，因此整个视场为较亮的黄色。
固体物质旋光率测定
对于固体旋光物质而言，旋转角与光线所经过的厚度L （通常以毫米为单位）成正比， ψ=αL
式中α为光线通过1mm 厚固体时时振动面旋转的角度，称为该物质的旋光率。
固体的旋光率不仅随波长而变化，还与固体的温度有关，一般随温度升高而略有增大。
测量液体或固体的透过率、吸光度等常规用途的TU一1900型紫外----分光光度计进行改装，制作成平行偏振光装置，就可以准确测出旋光率和双折射。
实验装置如图4放入被测物体一Ca3NbGa3Si2O14(CNGS)单晶的Z向切片d=2．88mm，得到的透过率谱如图5所示，当Ψ=90。
率达到最小值Ψ=180。
时，透过率达到最大值。
随着波长进一步减小，符合以下规律：ψ(λ)=P(λ)d=m180。
一90。
(m=1，2，3⋯)
将出现最小值。
ψ(A)=P(λ)d=m180。
(m =1，2，3⋯)
将出现最大值。
由图5看出波长670，413，341，307nm出现最
小值。
波长491，307，323nm出现最大值。
由上式可得出旋光
率。
此新方法的研究解决了旋光大的晶体材料没有特定测量
仪器的空缺，又开发了分光光度计新的用途，并且精度很高，
方便可靠。
参考文献
1.旋光仪三分视野原理和零度视野确定，杨小勇，《仪器仪表与分析监测》2001年第1期P22-23
2.一种测量旋光、双折射的新方法，魏爱俭，祁海峰，王宝林《中国科技论文统计源期刊》2005
年第1期 P48-50
3.。