旋光現象

旋光現象產生的原理

偏振光通過某些晶體或物質的溶液時，其振動面以光的傳播方向為軸線發生旋轉的現象，稱為 旋光現象。具有旋光性的晶體或溶液稱為旋光物質。最早是發現石英晶體有這種現象，後來繼續發現在糖溶液、松節油、硫化汞、氯化鈉等液體中和其他一些晶體中都有此現象。有的旋光物質使偏振光的振動面順時針方向旋轉，稱為右旋物質，反之稱為左旋物質。實驗證明，光振動面旋轉的角度ψ與其所通過旋光物質的厚度l成正比。對溶液來說，旋轉角又正比於溶液濃度c，即(1)式中ρ為一常量，與旋光物質的性質、入射光的波長、溫度等有關，稱為旋光物質的旋光率。

若已知物質的旋光率ρ和厚度L，並測得旋轉角ψ，就可由(1)式算出溶液濃度c。

旋光儀介紹

測量特質旋光性的裝置稱為旋光儀，專用於測量糖溶液濃度的旋光儀稱為糖量計。在製糖工業上使用時，刻度盤的讀數已將振動面旋轉角標定為糖溶液的濃度，因此它是一種直讀式測試儀器。旋光儀的結構如圖3所示。

若沒有石英半波片，當旋光儀的起偏器和檢偏器互相正交時，目鏡10中的視場將為最暗，但裝上充有溶液的測試管6後，由於振動面發生旋轉，將使視場不是最暗。這時再轉動檢偏器，使視場重新呈現現最暗，從刻度備用讀出檢偏器旋轉的角度，即為振動的旋轉角ψ。但因人眼難以準確判斷最暗位置，因此為了提高測量精度、減少誤差，在光路中間的半視場內插入石英半波片。這樣用比較視場中相鄰部分的光強是否相同來確定角度ψ的方法稱為半蔭法。半蔭裝置如圖4所示，由於石英半波片和起偏器重疊放置的位置不同，分別形成所謂二分視場和三分視場。同時，在石英流片旁裝有一定厚度的玻璃片後，光的振動面不變，在圖5中，其振幅以OP表示之。而通過石英半波片後，光的振動面卻轉過了20角，其振幅以OP′表示之。這裡θ為石英半波片的光軸和平面偏振光的振動面間的夾角。旋轉檢偏器N2，當N1//N2或OP，OP′透過檢偏器N2的振幅AP，AP′有AP>AP′時，可以看到視場中A亮B暗：當N2⊥N1或AP′>AP時，則視場中A暗B亮，而當旋轉N2，與OP和OP′的角平分線OO′平行或垂直，即AP=AP′時，看到視場A和B的界線消失，照明均勻，但N2平行於OO′時，整個視場較亮，而N2垂直於OO′時整個視場較暗，通常取後者進行調節，這是因為在此位置上，只要N2相對於OO′略有一點不垂直，A、B兩部分視場就會有明顯的反差，因此容易把位置測準。當放在充液試管後，OP和OP′兩者又同時因旋光物質而旋轉ψ角。因此，測得在測試管中充液前、後視場A、B都出現較暗的均勻照明時，記錄兩次刻度肋讀ψ0和ψ′，就能測得振動面的旋轉角ψ=ψ′—ψ0。

旋光現象

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