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。

?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 α?=式中的单位是°（度），c 的单位是g /cm 3，Ｌ的单位是

?dm （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。?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），??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 αα?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??度。

某些晶体（如石英晶体）也具有旋光性质，其旋光度，其中ｄ为晶体通光方向的厚度，单d α?=位为毫米（mm ），可见，晶体的旋光率在数值上等于偏振光通过1mm 的晶体后偏振面的旋转角度。上述忽略了温度及溶液浓度对旋光率的影响，实际上旋光率与温度及浓度有关。例如在20℃时，α对钠黄光蔗糖水溶液的旋光率为

20＝66.412+0.01267c –0.000376c 2

α其中，浓度c ＝0~50ｇ／dm 3。

当温度t 偏离20℃附近时，在14~30℃时，其旋光率随温度变化的关系为

)]

20(00037.01[20??=t c t α即在20℃附近，温度每升高或降低1℃，蔗糖水溶液的旋光率减小或增加0.24%。

【实验装置】

旋光仪、溶液、测管。

旋光仪：测量物质旋光度的装置称为旋光仪，其结构如图２所示。测量时，先将旋光仪中的起偏器４与检偏器７的偏振面调到相互垂直，这时在目镜10中看到最暗

的视场，然后装入试管6，转动检偏器，因偏振面旋转而使变亮

的视场重新达到最暗，则检偏器的旋转角度既为被测溶液的旋光

度。

由于人眼不可能准确判断视场是否最暗，故多采用半影法，

用比较相邻二光束的强度是否相等来确定旋光度。其原理如图３

所示。在起偏器后面加一石英晶片，此石英晶片与起偏器的一部

分在视场中重叠。随着石英晶片安放的位置不同，可将视场分为

两部分[图3(a)]或三部分[图3(b)]。同时在石英片旁装上一定厚度

的玻璃片，使玻璃片吸收和反射光的强度与石英片的相等。取石

英片的光轴平行于自身表面，并与起偏器的偏振轴成一角度（仅

θ几度）。由光源发出的光经起偏器成为线偏振光，其中一部分光再经过石英片（其厚度恰好使石英片上分成ｅ光与ｏ光的两部分产生或奇数倍的相位差，既1/2波片，则出射的合成光仍为线偏振ππ光），其偏振面相对于入射光的偏振面转过2角，故进入测试管的光是振动面

θ的夹角为2的两束偏振光。

θ若以OP 、OA 分别表示起偏器和检偏器的偏振化方向，以OP’表示透过石

英片的偏振光的振动方向，并将OP 与OA 的夹角记为，OP’与OA 的夹角记

β为，再以Ａp 与Ａp’表示通过偏振器与起偏器和石英片的偏振光在检偏器偏振

'β化方向的分量，则由图4可知，转动检偏器时，Ａp 与Ａp’的大小将发生变化，

而在目镜中可看到视场的亮暗交替变化（见图4的下半部），图中显示了三种不

同的情况。

在图4(a)的情况下，，当通过检偏

'ββ>'p p A A >器观察时，与石英片对应的部分为暗区，与起偏器对应

的部分为亮区，所以视场为清晰的两（或三）部分，当

时，亮、暗的反差最大（）。

2/'πβ=0'=p A 在图4(b)的情况下，，通过检偏器

','p p A A ==ββ观察时，视场中两（或三）部分界线消失，亮度相等，

较暗。

在图4(c)的情况下，，视场分为两（或

','p p A A >>ββ三）部分，对应石英片的那部分

为亮区，对应起偏器的部分为暗区，当时，亮暗的反差最大（）。

2/πβ=0=p A 在图4(d)的情况下，，视场中两（或三）部分界线消失，亮度相等，较亮。

','p p A A ==ββ为提高人眼的分辨率，常取图4(b)所示的视场作为参考视场，

并将此时检偏器的偏振化方向所指的

图

位置取作刻度盘的零点。

在旋光仪中放入测试管后，透过起偏器和石英片的两束偏振光均通过测试管，它们因旋光转过相同的角度，并保持两振动面间的夹角2不变。若转动检偏器，使视场仍旧回到图4(b)的状态，则检偏?θ器转过的角度即为被测试溶液的旋光度。若检偏器向右（顺时针方向）转动，表示旋光器溶液使偏振光的偏振面向右（顺时针方向）旋转了，则将该溶液称右旋溶液，例如蔗糖的水溶液；反之，若检偏器向左（逆时针方向）转动，则该溶液称为左旋溶液，例如，葡萄糖的水溶液。

【实验内容】

（1）打开电源，使钠灯预热5分钟。

（2）调节旋光仪的目镜，使能看清视场中两（或三）部分的分界线。

（3）确定参考点：调检偏器旋钮，使三分场的分界线消失，且视场较暗，而亮度相同，此点为参考点，记下刻度盘上左右窗相应读数。

（4）液体应装满测试管，若有气泡，气泡应放在试管的突起处，再将试管放人旋光仪中。

（5）确定测试点：第二次对望远镜聚焦，使三分场清晰，再调检偏器旋钮，使三分视场的分界线消失，且视场较暗，此时为测试点。记下刻度盘上左右窗读数，即完成一次测量。对每支测管重复步骤5三次。

（6）测量液层厚度Ｌ不变，但是在不同浓度下溶液的旋光度，在坐标纸上作出~c 曲线，并由??此求出该物质的旋光率。

（7）测出待测溶液的旋光度。由上述~c 曲线确定待测溶液的浓度。

??（8）重复多次，取的平均值，并求出相对误差。

?（9）由于旋光率与波长、温度t 和浓度c 有关，所以在测定旋光率时应对上述各量做出记录或λ说明。

表1测未知溶液的旋光度：：

左0θ0θ

关于数据处理：

（2）

)(2100右右左左θθθθ??+?=i i i ∑==31

31i i ??（1）作~c 曲线。图上最后一位有效数字可略，余者均应表示出来。

?（2）在直线上取两点Ｍ1和Ｍ2，求直线的斜率ｋ。

（3）求旋光率。

2/k =α（4）求未知溶液的浓度；并写出结果表达式。

L c α?=c c c ?±=

【思考题】

(1)旋光度的大小与哪些因素有关？

(2)半影片作用是什么？半影片中石英两侧的玻璃的厚度有无要求？为什么？

(3)旋光仪中若不使用半影片测量能否进行？两者结果有无差别？

(4)为什么要选择亮度相等的暗视场进行读数？

(5)根据你的测量结果，能否判断被测糖溶液是左旋物质还是右旋物质？【参考文献】

1.《大学物理实验》第二册，谢行恕康世秀霍剑青主编，高等教育出版社

2.《中国大百科全书》I,II中国大百科全书出版社

3.《光学教程》姚启钧高等教育出版社

4.《光学》赵凯华，北京大学出版社

测液体折射率实验报告

实验题目:表面等离激元共振法测液体折射率实验 预习报告与原始数据见纸质报告。 实验步骤： 1.调整分光计，实验部件安装和线路连接已经完成； 2.传感器中心调整 粗调：将微调座放到载物台上，固定好调节架后，在调节架中心放上准星，调节载物台锁紧螺钉使激光光斑至粗调对准处，不断调节平行光管光轴水平调节螺钉与微调座的两颗微调螺钉，使当游标盘转动一圈时，激光光斑一直照在该处； 细调：调节平行光管光轴高低调节螺钉，使激光光斑射在细调对准处，不断调节平行光管与微调座使当转动游标盘一圈时，激光光斑一直射在该处； 中心调节：继续调节平行光管光轴高低调节螺钉，使激光光斑射在准星顶尖处，再次调节使转动游标盘一圈时，激光光斑一直射在顶尖处。 3.测量前准备调节 中心调节完毕后，移去准星，放入敏感元件，将游标盘和刻度盘调节到合适位置；调整敏感元件使光垂直入射至半圆柱棱镜中的镀金属膜上，拧紧游标盘止动螺钉；转动刻度盘使刻度盘0o对准游标盘0o；拧紧转座与刻度盘止动螺钉，松开游标盘止动螺钉，从此刻开始刻度盘始终保持不动，将游标盘转回至刻度盘所示65o位置处锁定，测量前准备调节完毕。

4.测量读数 保持刻度盘和游标盘不动，转动望远镜支臂，观察功率计读数，记录其中的最大读数；保持刻度盘不动，移动游标盘从66o到88o，入射角没增加1o，记录功率计最大读数。 5.数据表格与数据处理 (1)数据表格自拟； (2)画出相对光强与入射角的关系曲线图； (3)比较不同溶液的共振角有何差异。 实验样本： 本实验采用样本为：纯净水;无水乙醇；水：乙醇=1：1的乙醇溶液。 实验数据： 1.纯净水 角度(°)666768697071 角度(°)72737475767778相对光强243273376480554581641653角度(°)7980818283848586相对光强700705713733741741758765角度(°)8788

用掠入射法测定三棱镜和液体的折射率(1)

大学物理实验设计性实验 实 验 报 告 实验题目： 液体折射率的测定 浙江农林大林 物理实验室 实验日期：2012 年5 月29日 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：

液体(水)的折射率测定 实验目的： 1．温习分光仪的结构，并掌握分光仪调节和使用方法 2. 学习用掠入射法测定三棱镜和待测液体的折射率 实验仪器 分光仪，钠光灯，毛玻璃，待测液体（水），三棱镜 实验原理： 1.分光仪的调节 （1）目测粗调 目测调节望远镜光轴﹑平行光管光轴﹑载物台平面，三者大致垂直于分光中心旋转轴。目测是重要的一部，是进一步细调的基础，可以缩短调整时间。 （2）望远镜的调焦，使之能接受平行光，调节步骤如下： 1.目测调焦 2.物镜调焦 （3）调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴。 2.调节载物台下G2或G3两螺钉之一，使此h 缩短为h ／2，在调节望远镜倾度调节螺钉，使十字反射像与十字叉丝重合。 3.旋转载物台，用“各半”调节法使另一反射面的十字反射像与“上十字叉丝”重合，这需要2，3两步反复调整数次，要细心，耐心。 4.将载物台转动90°后放在载物台，调节载物台下螺钉G1，使十字反射像与上十字叉丝重合。 2.用掠入射法测三棱镜的折射率 掠入射法测三棱镜折射率的原理如图23-1所示。按照图23-1摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB ，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大，而c 光线为掠入线（入射角为?90），对应的折射角为临界角，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游标读数1i 和2i 。记下转动望远镜AC 面的法线位置，记下两游标读数3i 和4i ，从而可求光线经过三棱镜的最小出射角i 。在棱镜中再也不可能有折射角大于c i 的光线。在AC 界面上，出射光a 、b 、c 的出射角依次减小，以c 光的入射角为?90,出射角'i 为最小，

电子逸出功的测定讲义

金属钨的电子逸出功的测定 【实验目的】 1．了解有关热电子发射的基本规律；2．学会用理查孙(Richardson)直线法测定钨的逸出功。 3．了解光测高温计的原理和学习高温计的使用；4．进一步学习数据处理方法。 【实验仪器】 WF-2逸出功测定仪、电压表、电流表等 【实验原理】 在高真空（1.33×10－ 4P a 以下）的电子管中，一个由被测金属丝做成的阴极K ，通过电流F I 加热，并在另一 个阳极加正电压时，在连接这两个电极的外电路中将有电流A I 通过，如图2-1所示，这种现象称为热电子发射。 通过对热电子发射规律的研究，可以测定阴极材料逸出功，以选择合适的材料。 方法是：在相同加热温度下测量不同阴极材料二极管的饱和电流，然后相互比较，加以选择。 1．电子的逸出功 根据固体物理学中金属电子理论，金属传导电子的能量分布遵从费米—狄拉克（Fermi--Dirac)分布。即 F 31 1 223d 4()==(2m)(e +1) d E E KT N f E E E h π-- （2-1） 式中F E 为费米能级，h 为普朗克常数，m 为电子质量。 在图2-2中左侧画的是不同温度下能量分布函数与能量的关系，右侧画的是金属的表面势垒（横坐标X 是距离金属表面的距离）。在绝对零度时，电子按能量的分布函数如图2-2曲线（1）所示，是抛物线的形式，但是这个抛物线在F E 处被陡然切断，也就是所有电子的能量都不超过 F E ，当然不可能有任何电子发射。曲线（2）表示较低温度 时的情况，此时高于F E 的电子数量很少，因此在较低温度下是观察不到电子发射的。之所以形成这种形状的曲线，是由于随着温度的升高，只是能量在F E 附近的电子才能改变它的状态（因为温度较低时，热能不足以使能量较低的电子激发到F E 以上的空态），所以电子按能量的分布在截断处由陡变缓，并向高能量处伸出一个尾巴，当温度进一步上升时，这种效应将变得更加显著，曲线（3）即为此种情况。曲线（3）表示温度已经高到一定程度，此时已经有相当的数量的电子的能量高于b E （如图中的阴影部分所示），这时就有相当大 的热发射电流（实际上，逸出金属的电子只是图中阴影部分所表示的电子的一部分）。 在通常温度下，由于金属表面存在一个厚约10 10 -m 左右的电子层——正电荷形成的偶电层，它的电场阻碍 电子从金属表面逸出，也就是说金属表面与外界（真空）之间存在一个势垒b E ，因此，电子要从金属中逸出，至少必须具有b E 的动能。从图2-2可见，在绝对零度时，电子逸出金属至少要从外界得到的能量为 ： 0== b F E E E e ?-。 图2-1 图2-2 d E

旋光率的测定

旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 Ⅰ．目的要求 一、了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。 二、测定蔗糖水解转化反应的速率常数和反应的半衰期。 Ⅱ．基本原理 蔗糖在水中会水解转化为葡萄糖与果糖： C 12H 22O 11+H 2O ?→?+ H C 6H 12O 6+ C 6H 12O 6 蔗糖 葡萄糖 果糖 这是一个二级反应。在水中此反应进行很慢，通常需在H +催化下进行。由于反应时水是大量存在的，可以认为反应过程中水的浓度是不变的，而H +离子只起催化作用，浓度也保持不变，因此蔗糖转化反应可以看为一级反应，即所谓准一级反应。 一级反应的反应速率方程为 A A kc dt dc =- （9-1） 式中k 为反应速率常数，c A 为时间t 时的反应物浓度。积分上式可得 ? ?=- A A c c t A A kdt c dc 00 （9-2） kt c c A A =-ln ln 0 （9-3） 0 ln ln A A c kt c +-= （9-4） 式中c A 0为反应物反应开始时的浓度。 当0 2 1A A c c = 时，t 用t 1/2表示，称为反应半衰期。 k k t 693 .02ln 2/1== （9-5）

本实验中反应物和生成物均具有旋光性，且旋光能力不同，故可采用体系在反应过程中旋光度变化来量度反应的进程。 量度旋光度所用的仪器称为旋光仪。测得旋光度的大小与溶液中所含的旋光物质的旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、样品管的长度、光的波长以及温度等均有关。在其它条件均固定时，旋光度α与反应物浓度成正比 α=kc 物质的旋光能力用比旋光度来量度，比旋光度由下式来表示 c L D ?= α α20][ 式中20表示实验温度为20℃，D 表示所用为钠光源D 线，波长为589nm ，α为测得的旋光度，L 为样品管长度（m ），c 为样品浓度（kg/m 3）。 当温度、光源波长及溶剂一定时，各种物质的t D ][α为一定值，如以水为溶剂时，蔗糖的20 ][D α=+66.6°,葡萄糖的20 ][D α=+52.5°,果糖的20 ][D α=-91.9°。 当比旋度、旋光管的长度一定时，溶液的旋光度α与物质B 的浓度c B 成正比，即 α=k B c B （9-6） 式中k B 为比例常数。 反应开始时，系统的旋光度为正值，随着反应的进行，溶液中葡萄糖和果糖逐渐增多，虽然二者的浓度相等，但由于果糖的左旋性比葡萄糖的右旋光性大，因此系统的旋光度不断变小，且由正值变为负值，即系统旋光性由右旋逐渐变为左旋。 设系统的起始旋光度为α0，时间t 时的旋光度为αt ，反应终了时的旋光度为 ∞α，依据（9-6）式可得 0A c k 蔗=α （9-7） ()A A A t c c k k c k -++=0 )(果葡蔗α (9-8) )(A c k k 果葡+=∞α (9-9)

旋光仪三分视野的原理及固体旋光率的测定(精)

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'，

大学物理实验设计性实验液体折射率测定

评分：大学物理实验设计性实验实验报告 实验题目：液体折射率测定 班级： 姓名：学号： 指导教师：

《液体的折射率测定》实验提要 实验课题及任务 《液体的折射率测定》实验课题任务方案一：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，当入射击角为某一极值（掠射）时，会产生一特殊的光学现象，能同时看到有折射光和无折射光的现象，就可以实现液体折射率的测量。 学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《液体的折射率测定》的整体方案，内容包括：（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。 设计要求 ⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解 仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶测量5组数据，。 ⑷应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑸实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体 实验提示 掠入射法测介质折射率的原理如图示3-1所示。将待测介质加工成三棱镜，用扩展光源（用钠光灯照光的大毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC进行观测。在AB界面上图中光线a、b、c的入射角依次增大，而c光线 i。在棱镜中再也不可能有折射角为掠入线（入射角为 90），对应的折射角为临界角 c i的光线。在AC界面上，出射光a、b、c的出射角依次减小，以c光线的出射角大于 c 'i为最小。因此，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线。证

物理金属电子逸出功的测量实验数据处理

金属电子逸出功的测量 一、实验目的 1．了解热电子的发射规律，掌握逸出功的测量方法。 2．了解费米—狄拉克量子统计规律，并掌握数据分析处理的方法。 二、实验原理 （一）电子逸出功及热电子发射规律 热金属内部有大量自由运动电子，其能量分布遵循费米－狄拉克量子统计分布规律，当电子能量高于逸出功时，将有部分电子从金属表面逃逸形成热电子发射电流。电子逸出功是指金属内部的电子为摆脱周围正离子对它的束缚而逸出金属表面所需的能量。逸出功为0a f W W W =- ，其中为a W 位能势垒，f W 为费米能量。 由费米—狄拉克统计分布律，在温度0T ≠，速度在~v dv 之间的电子数目为： 2()/1 2()1 f W W kT m dn dv h e -=+ （1） 其中h 为普朗克常数，k 为波尔兹曼常数。选择适当坐标系，则只需考虑x 方向上的情形，利用积分运算 22 /2/21/2 2( ) y z mv kT mv kT y z kT e dv e dv m π∞ ∞ ---∞ -∞ ==?? (2) 可将（1）式简化为 22//23 4f x W kT mv kT x m kT dn e e dv h π-=? (3) 而速度为x v 的电子到达金属表面的电流可表示为 x dI eSv dn = （4） 其中S 为材料的有效发射面积。只有x v ≥将（3） 代入（4~∞范围积分，得总发射电流 kT e s e AST I /2?-= (5) 其中234/A emk h π=，(5)式称为里查逊第二公式。 （二）数据测量与处理 里查逊直线法： 将(5)式两边同除以T 2后取对数，得 ()32lg lg 5.03910s I AS T T ? =-? (6)

油脂中折射率的测定

项目二 油脂中折射率的测定 1实验目的及要求 （1）理解阿贝折光仪测定油脂折射率的原理。 （2）掌握阿贝折光仪的使用和测定方法。 2 测定意义： 油脂的折射率与油脂的组成和结构密切相关，可用来鉴别油脂 的种类和纯度。 油脂中脂肪酸的分子质量越大，不饱和程度越高，其折射率就越大。 油脂中若含有共轭双键和羟基的脂肪酸，其折射率也会偏高。 3 测定原理 （1） 折射现象和折光率 当一束光从一种各向同性的介质m 进入另一种各向同性的介质M 时，不仅光速会发生改变，如果传播方向不垂直于界面，还会发生折射现象，如图1所示。 图1 光在不同介质中的折射 光速在真空中的速度（v 真空）与某一介质中的速度（v 介质）之比定义为该介质的折光率，它等于入射角α与折射角β的正弦之比，即： βαλsin sin v ==介质真空v n t 在测定折光率时，一般光线都是从空气中射入介质中，除精密工作以外，通常都是以空气作为真空标准状态，故常以空气中测得的折光率作为某介质的折光率，即：

β αλsin sin v ==介质空气v n t 物质的折光率随入射光的波长λ、测定时的温度t 及物质的结构等因素而变化，所以，在测定折射率时必须注明所用的光线和温度。 当λ、t 一定时，物质的折光率是一个常数。例如 3611.120=D n 表示入射光波长为钠光D 线（λ=589.3nm ），温度为20℃时，介质的折光率为1.3611。 由于光在任何介质中的速度均小于它在真空中的速度，因此，所有介质的折光率都大于1，即入射角大于折射角。 阿贝尔折光仪测定液体介质折光率的原理 阿贝尔折光仪是根据临界折射现象设计的，如图2所示。 图2 阿贝折光仪的临界折射 入射角 ?=?90i 时，折射角i β最大，称临界折射角。如果从0?到90?（i ?）都有单色光入射，那么从到临界角i β也有折射光。换言之，在临界角i β以内的区域均有光线通过，该区是亮的，而在临界角以外的区域，由于折射光线消失而设有光线通过，故该区是暗的，两区将有一条明暗分界线，有分界线的位置可测出临界角i β。 当i i ββα==?,90时，i i n t ββλsin 1sin 90sin ==? （3） 仪器结构 图（3）是一种典型的阿贝折光仪的结构示意图，图 (4)是它的外形图（辅助棱镜呈开启状态）。

液体的折射率测定

评分： 大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：液体的折射率测定 班级： 姓名：学号： 指导教师：陈丽娜 茂名学院物理系大学物理实验室 实验日期：200 9 年12月 3 日

实验23 《液体的折射率测定》实验提要 实验课题及任务 《液体的折射率测定》实验课题任务 方案一：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，当入射角为某一极值（掠射）时，会产生一特殊的光学现象，能同时看到有折射光和无折射光的现象，就可以实现液体折射率的测量。 学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《液体的折射率测定》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。 设计要求 ⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 测量5组数据，。 ⑷ 应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑸ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体， 实验提示 掠入射法测介质折射率的原理如图示3-1所示。将待测介质加工成三棱镜，用扩展光源（用钠光灯照光的大毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB ，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大，而c 光线为掠入线（入射角为?90），对应的折射角为临界角c i 。在棱镜中再也不可能有折射角大于c i 的光线。在 AC 界面上，出射光a 、b 、c 的出射角依次减小，以c 光线的出射角'i 为最小。因此，用 望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线。证明：棱镜的折射率1n 与棱镜顶角A 、最小出射角'i 有如下关系： 2 1sin cos 'sin 1?? ? ??++=A A i n

实验四 旋光度和折光率的测定

实验四旋光度和折光率的测定 一、实验目的 1、了解旋光仪的构造、使用方法，掌握旋光度的测定原理与方法。 2、了解阿贝折光仪的构造，使用方法，掌握有机物折光率的测定原理和方法。 二、实验原理 1、旋光度：某些有机物因具有手性分子，能使偏光振动平面旋转，这种性质称为物质的旋光性。具有旋光性的物质称为旋光性物质或光学活性物质。旋光性物质使偏光振动平面旋转的角度称为旋光角，旋光角附上旋转方向叫旋光度，常以α表示；使偏光振动平面向左旋转的为左旋，用（一）或ι表示；使偏光振动平面向右旋转的为右旋，用（+）或d表示。 2、旋光仪构造 旋光度可用旋光仪来测定，其构造一般包括： a.单色光源：产生单色光，一般用钠光灯 b.起偏镜：产生偏振光 c.半波片：将偏振光束分成三分视场 d.样品管：盛放样品溶液 e.检偏镜 f.目镜 g.刻度盘 3、旋光度的大小除决定于物质的本性外，还与测定时的条件有关。旋光度随溶液的浓度或液体的密度d、测定时的温度t，所用光的波长λ，盛液管的长度ι及溶剂的性质等因素而改变。为比较物质的旋光性，需以一定条件下的旋光度作为基准。通常规定：1cm3含1g旋 t表光性物质的溶液放在1dm长的盛液管中测得的旋光度叫做该物质的比旋光度，并用[α] λ示，对某一物质来说，比旋光度是一个定值，它与旋光度的关系如下： α 纯液体的比旋光度[α]λt= d l. α 溶液的比旋光度[α]λt= c l. 比旋光度是物质特性常数之一。因此可以通过测定旋光度，来鉴定旋光性物质的纯度和含量；也可与其它方法结合起来确定未知物是何种物质。

4、折光率：光在空气中的速率和在另一物质中的速率之比称为折光率。 一种介质的折光率(n)就是光线从真空进入这种介质时入射角（α）和折射角（β）的正旋光度 折光率是有机化合物重要的特性常数。固体、液体和气体都有折光率，它不仅作为物质纯度的标准，也可用来鉴定未知物。 物质的折光率随入射光的波长与测定时的温度不同而变化。通常温度升高1℃，折光率降低3.5—5.5×10-14，光源一般采用钠光源。 5、阿贝折射仪的构造 结合仪器具体讲解，主要有放大镜、刻度尺、望远镜、消色镜、直角棱镜、反射镜等。 三、仪器与试剂 1、仪器 WZX-1光学度盘旋光仪、阿贝折光仪 2、试剂蒸馏水、10%葡萄糖、未知浓度的葡萄糖溶液、重蒸馏水、丙酮、待测液 四、实验步骤 1、旋光度的测定 (1)预热开始测量前，须将电源开关推到“开”的位置，预热5—10min，直至钠光灯已充分受热。 (2)旋光仪零点的校正在测定样品前，必须先校正旋光仪零点。先将旋光管洗净，装上蒸馏水，使液面凸出管口，将玻璃盖沿管口边缘轻轻平推盖好，不能带入气泡。然后旋上螺丝帽盖，使之不漏水。但注意不可旋得过紧，以免玻璃盖产生扭力而影响读数正确性。将已装好蒸馏水的样品管擦干，放入旋光仪内，罩上盖子。将标尺盘调到零点左右，调节手轮使视场亮度达到一致，此时读数应为零，由于使用者对其感觉不一，此读数可能为某一数值（即为初读数）记下读数。重复操作至少5次，取其平均值即为零点。若零点相差太大，应重新校正。 (3)旋光度的测定取已准确配制的10%葡萄糖液，按上述方法装入已洗净的旋光管中（先用蒸馏水洗干净，再用所测溶液洗涤几次）。把旋光管放入旋光仪里，转动手轮，使三部分亮度不同的视场重新调至亮度一致为止，记下读数。这时所得的读数与零点（初读数）之间的差值，即为该溶液的旋光度。再记下旋光管的长度及溶液的浓度，然后按公式计算其比旋光度。 取未知浓度的葡萄糖溶液，按同样的方法测定旋光度，然后利用上边求出的比旋光度计

用掠入射法测液体的折射率

用掠入射法测液体的折射率 班级：学号：姓名：联系方式： 实验时间： 摘要：分光计是一种精确测量入射光和出射光之间偏转角度的典型光学仪器，用测量精度较高的掠入射法测液体的折射率，先测出三棱镜的顶角及其折射率，从而进一步求出液体的折射率。 关键词：分光计、掠入射法、折射率 一、引言： 折射率为一光学常数，是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。测定透明材料折射率的方法很多，最小偏向角法和掠入射法是比较常用的两种方法。最小偏向角法具有测量精度高、所测折射率的大小不受限制等优点。但是，被测材料要制成棱镜，而且对棱镜的技术条件要求高、不便快速测量。掠入射法虽然测量精度较底、被测折射率的大小受到限制，对于固体材料也需要制成试件，但是，掠入射法具有操作方便迅速、环境条件要求底等优点。 二、实验任务： 1.调节分光仪使其满足测量条件。 2.用掠入射法测量出透明液体的折射率。 三、实验仪器 JJY型分光仪计一台（本实验不提供平面镜），三棱镜一个，钠灯一个，黑玻璃一块，水槽一个，水。 四、实验原理 1.分光仪的调节 （1）目测粗调目测调节望远镜光轴﹑平行光管光轴﹑载物台平面，三者大致垂直于分光中心旋转轴。 （2）望远镜的调焦，使之能接受平行光，调节步骤如下： ①目测调焦。先通电照明，再旋转目镜调节手轮，调整目镜与分划线相对位置，使叉丝与小十字变清晰为止。 ②物镜调焦。将载物台紧贴台基，置平面镜于台上，使平面镜放置时，与平面与载物台下螺钉G2，G3连线垂直，再使望远镜光轴大致垂直平面镜，再调望远镜倾度调节螺钉，左右转动载物台，使之能看到十字反射像，然后松开调焦锁紧螺母，前后调节目镜镜筒并调节分划板与物镜相对位置，是小十字及其反射镜皆十分清晰为止，最后消除视差—微调目镜系统，眼睛左右移动时，小十字反射像与叉丝无相对位移。

用阿贝折射仪测液体的折射率

用阿贝折射仪测液体的折射率 折射率是透明材料的一个重要光学常数。测定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×104），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7），且对固体材料还需制成试件。尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。 阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量液体的折射率。它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。 一、实验目的 1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。 2．通过对水、和酒精折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。 三、实验原理 由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角。反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角。 1. 测量望远镜 2. 消色散手柄 3. 恒温水出口 4. 温度计 5. 测量棱镜 6. 铰链 7. 辅助棱镜 8. 加热槽9. 反射镜10. 读数望远镜11. 转轴12. 刻度盘罩13. 锁钮14. 底座

提供测定折光率的样品，应以分析样品的标准来要求，被测液体的沸点范围要窄。其具体操作如下所述。 1.将折光仪与恒温水浴连接，调节所需要的温度，同时检查保温套的温度计是否精确。一切就绪后，打开直角棱镜，用丝绢或擦镜纸沾少量乙醇、乙醚或丙酮轻轻擦洗上下镜面，不可来回擦，只可单向擦。待晾干后方可使用。（由于对测量的要求不高此步省略） 2. 阿贝折光仪的量程为1.3000～1.7000，精密度为±0.0001，温度应控制在±0.1℃的范围内。恒温达到所需要的温度后，将待测样品的液体2～3滴均匀地置于磨砂面棱镜上，滴加样品时应注意切勿使滴管尖端直接接触镜面，以防造成刻痕。关紧棱镜，调好反光镜使光线射入。滴加液体过少或分布不均匀，就看不清楚。对于易挥发液体，应以敏捷熟练的动作测其折光率。 3. 先轻轻转动左面刻度盘，并在右面镜筒内找到明暗分界线。若出现彩色带，则调节消色散镜，使明暗界线清晰。再转动左面刻度盘，使分界线对准交叉线中心，记录读数与温度，重复l～2次。 4.测完后，应立即以上法擦洗上下镜面，晾干后再关闭。在测定样品之前，对折光仪应进行校正。通常先测纯水的折光率，将重复两次所得纯水的平均折光率与其标准值比较。校正值—般很小，若数值太大，整个仪器应重新校正。 若需测量在不同温度时的折射率，将温度计旋入温度计座13中，接上恒温器的通水管，把恒温器的温度调节到所需测量温度，接通循环水，待温度稳定10min 后即可测量。如果温度不是标准温度，可根据下列公式计算标准温度下的折光率： 式中：t—测定时的温度，α—校正系数，D—钠光灯D线波长（5893A）。 折光仪，又称折射仪，是利用光线测试液体浓度的仪器，用来测定折射率、双折率、光性，折射率是物质的重要物理常数之一。许多纯物质都具有一定的折射率，物质如果其中含有杂质则折射率将发生变化，出现偏差，杂质越多，偏差越大。 折射仪主要由高折射率棱镜(铅玻璃或立方氧化锆)、棱镜反射镜、透镜、标尺(内标尺或外标尺)和目镜等组成。折射仪有手持式折光仪、糖量折光仪、蜂蜜折光仪、数显折光仪、全自动折光仪等。

旋光度的测定

一、实验目得 1、了解旋光仪测定旋光度得基本原理 2、掌握用旋光仪测定溶液或液体物质得旋光度得方法 3、测定布洛芬得旋光度 二、实验内容 １、布洛芬溶液得配定.采用乙醇为溶剂配定一定溶度得布洛芬溶液。 2、旋光仪零点得校正 3、布洛芬旋光度得测定 三、实验原理 只在一个平面上振动得光叫做平面偏振光,简称偏振光。物质能使偏振光得振动平面旋转得性质，称为旋光性或光学活性。具有旋光性得物质,叫做旋光性物质或光学活性物质。旋光性物质使偏振光得振动平面旋转得角度叫做旋光度。许多有机化合物,尤其就是来自生物体内得大部分天然产物,如氨基酸、生物碱与碳水化合物等，都具有旋光性。这就是由于它们得分子结构具有手征性所造成得.因此,旋光度得测定对于研究这些有机化合物得分子结构具有重要得作用，此外，旋光度得测定对于确定某些有机反应得反应机理也就是很有意义得。 测定溶液或液体得旋光度得仪器称为旋光仪。旋光仪得光学系统如图1所示. 由单色光源发出得光线经起偏器后变为线偏振光,在放入待测溶液前调节目镜得焦距使视场更清晰，再调节检偏器，使视场最暗。当放入待测溶液后由于旋光性，视场由暗变亮.旋转检偏器，使视场重新变暗，所转过得角度就就是旋转角,进而就可以代人公式（1)求出浓度。

图1中半波片为一长方形石英片，位于光路截面得中央，将光路得圆形截面直径分割为三部分,两侧为空气,通过物目镜组瞧到得视场就就是由此分割而成得三分视场。石英晶片得光轴方向与起偏器、检偏器得透振方向同位于垂直于仪器光轴得平面内(图2中CD方向)。实验时起偏器透振方向固定，旋转检偏器,使其透振方向在图2得平面内旋转,通过目镜可以观察到亮暗连续变化得三分视场.检偏器透振方向转过3６0°得过程中,将产生４个特殊得三分视场,以此为例说明三分视场得原理。 图2中P11就是起偏器得透振方向，Ｐ2就是检偏器透振方向,P11与半波片得光轴方向夹角为α,正常使用时通常为10°左右。实验过程中，P11保持固定,α亦固定，仅P2可以连续改变.线ＡB与线ＣD垂直,钠光灯发出得光线经过起偏器后变成线偏振光,光路中央得线偏振光经过半波片后，振动方向转过２α,为Ｐ12。当旋转检偏器使P2方向连续变化时，三分视场中间部分与两边部分将出现明暗得连续变化,其中两边得明暗变化情况相同.如下所述： 1)当P２与Ｐ1２平行时，如图2(ａ),在视野中将观察到,中间部分较明亮,而两边较暗，视

旋光度测定操作规程

1. 目的 建立一个旋光度测定操作规程，以保证旋光度测定检验的规范性，获取正确的检验数据。 2. 范围 适用于旋光度测定。 3. 责任人 质控部负责人、质控部化验员。 4. 内容 4.1. 规程依据：中国药典2010年版二部附录ⅥE 及中国药品检验标准操作规程。 4.2. 简述 4.2.1. 平面偏振光通过某些光学活性化合物的液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光 的平面向左或向右发生旋转，旋转的度数，称为旋光度。偏振光透过长1dm 且每1ml 中含有旋光性物质1g 的溶液，在一定波长与温度下测得的旋光度称为比旋度。测定比旋度（或旋光度）可以区别或检查某些药品的纯杂程度，亦可以用以测定含量。 4.3. 测定方法 4.3.1.《中国药典》旋光度测定法主要用于某些药品性状项下比旋度的测定，还用于一些制 剂的含量测定。 4.3.2.比旋度的测定 4.3.2.1.按各品种项下的规定进行操作。除另有规定外，本法系采用钠光谱的D 线（589.3nm ） 测定旋光度，测定管长度为1dm （如使用其他管长，应进行换算），测定温度为20℃。用读数至0.01°并经过检定的旋光计。 4.3.2.2.测定旋光度时，将测定管用供试液体或溶液（取固体供试品，按各品种项下的方法 制成）冲洗数次，缓缓注入供试液体或溶液适量（注意勿使发生气泡），置于旋光计内检测读数，即得供试液的旋光度。使偏振光向右旋转者（顺时针方向）为右旋，以“＋”符号表示；使偏振光向左旋转者（反时针方向）为左旋，以“－”符号表示。用同法读取旋光度3次，取3次的平均数，照下列公式计算，即得供试品的比旋度。 对液体供试品： []ld a a t D = 对固体供试品： []lc a a t D 100= 式中 []a 为比旋度 D 为钠光谱的D 线 t 为测定时的温度，℃ l 为测定管长度，dm a 为测得的旋光度

阿贝折光仪测液体折射率

实验一 阿贝折光仪测液体物质折射率 折射率是物质的重要光学常数之一，能借以了解物质的光学性能、纯度、及浓度大小等．在分光计的使用实验中将给出固体（玻璃）折射率的测定方法，本实验采用阿贝折光仪测定液体折射率． 实 验 目 的 (1) 学习用掠入射法测量液体折射率的原理； (2) 了解阿贝折光仪的结构和工作原理，学会使用该仪器测量液体的折射率． 实 验 仪 器 阿贝折光仪，滴管，蒸馏水，无水酒精，少许脱脂棉，待测液体（水）． 实 验 原 理 光线从光密介质进入 光疏介质，入射角小于折射 角．逐渐加大入射角，可使 折射角达到90?．折射角等 于90?时的入射角称为临界 角．反过来，若光线自光疏 介质进入光密介质，入射角 大于折射角．当光线以90? 角入射(掠射)时仍有光线 进入光密介质，此时的折射 角亦为临界角．本实验测量折射率的原理及阿贝折射 计的工作原理，就是基于测 定临界角的原理． 1 1 掠入射法测量液体的折射率 如图1.3所示，在一折射棱镜的AB 面上充满了折射率为n 1的液体，棱镜的折射率n 2> n 1．若以单色的扩展光源照射分界面AB 时， 从图1.3可看出：入射角为90?的光线1将掠射到AB 界面而折射进入三棱镜内．显然，光线1经折射面AB 后的折射角i '正如发生全反射时 的临界角，因而满足 21 sin n n i ='

（1.1） 当掠入射光线1经折射到A Ｃ面，再经折射而进入空气时，设在AC 面上的入射角为ψ，折射角为φ，则有 ψ?sin sin 2n = （1.２） 除掠入射光线1外，其它光线如光线2在AB 面上的入射角均小于90?，因此经三棱镜折射，最后从AC 面折射进入空气时，都在光线i '的左侧．由于入射角i 不可能比90?大，因而在三棱镜内不可能出现比临界角i '大的光线，即AC 面上出射的光线中，没有比φ角小的折射光线，故称φ为极限角．当用望远镜对准AC 面观察时，视场中将看到明暗两部分，其分界线就是i =90?的掠入射引起的极限角方向． 由图1.3中的光路图可知：三棱镜的棱镜角A 与角i '及角ψ有如下关系： ψ+'=i A ， 即 ψ-='A i ． （1.3） 应用式（1.3），并从式（1.1）和式（1.2）中消去i '和ψ后可得 ??sin cos sin sin ?--=A n A n 2221 ． （1.4） 如果棱镜角A =90°，则 ?2221sin -=n n ． （1.5） 因此，当直角三棱镜的折射率n 2为已知时，测出φ角后即可计算出待 测液体的折射率n 1．上述测定折射率的方 法即为掠入射法． ２ 阿贝折光仪的测量原理及仪器结构 阿贝折光仪是测量透明、半透明液体 或固体折射率的常用仪器．国产的阿贝计 的测量范围为 1.3000~1.7000（精度为 ±0.0002）．若该仪器接上恒温器，则可测 定温度为0℃~70℃内的折射率n ． 阿贝折光仪也是根据全反射原理设计 的．它有两种工作方式，即透射式和反射 式．本实验只要求采用透射式方法测量透 明液体的折射率．透射式测量光路如图所 示． 将折射率为n 的待测液体放置在折射

掠入射法测液体的折射率

掠入射法测液体的折射率 物理学系巧云 6 摘要：本文分别使用钠灯和汞灯作为光源利用掠入射法测量了水的折射率。通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半荫视场，从而求出所测液体即水的折射率。分析了掠入射法测液体的折射率的误差来源，并进行了不确定度的计算。 关键词：掠入射法、测量折射率、不确定度 引言：测量液体的折射率有多种方法，掠入射法测液体的折射率，原理较简单，方法易行，本实验利用分光计和三棱镜等实验室常见仪器，仪器普通，测量简捷，可操作性强，重复性好。 实验原理 光线自光密介质进入光疏介质，其入射角小于折射角。逐渐加大入射角，可使折射角达到90°。折射角等于90°时的入射角称为临界角。反过来，若光线自光疏介质进入光密介质，入射角大于折射角。当光线一90°角入射（即掠入射）时，仍有光线进入光密介质，此时的折射角亦为临界角。 如图1所示，在一折射棱镜的AB面外充满了折射率为n的液体，已知棱镜的折射率n0>n.若用钠灯经毛玻璃散射后，从AB界面的上方照射界面。凡入射角小于90°的光线都能折射进入棱镜，而入射角等于90°的光线乃是折射到棱镜的最边缘（折射角最大）的一条光线，此光线以上则完全无光（因为没有入射角大于90°的光线）。这样用望远镜从BC面望去，在视场，必然呈现分明的明暗两部分，若BC面外为空气，其折射率为1.根据折射定律应有：

i n n sin 90sin 0=? βαsin sin 0=n 从图中可看出 i B +=∠α α-∠=B i 即 ββsin cos sin sin 2 20 B n B n --= 式中n 0及B ∠为已知，可见如果测出角β，则被测液体的折射率n 即可求出。 实验仪器 分光计、等边三棱镜两块、钠灯（汞灯）、待测液体（水）等 实验过程和方法 （1）调整分光计，使之达到正常测量状态。a.目镜调焦：先把目镜调 焦手轮旋出，然后一面旋进，一面从目镜中观察，直到分划板刻线清晰。如图2所示。 Ⅰ A 图1

逸出功的测定

实验1-4 逸出功测定 同组者：关希望 指导老师：周丽霞 一. 引言 电子克服原子核的束缚，从材料表面逸出所需的最小能量,称为逸出功。本实验采用二极管通过测量电子的能量来确定电子的逸出功。实验目的：了解热电子发射规律；掌握逸出功的测量方法；学习一种数据处理方法。 二. 实验原理 若真空二极管的阴极(用被测金属钨做成)通以电流加热，并在阳极上加正电压，则在连结两个电极的外电路中就有电流通过，如图1-4-1所示。这种电子从加热金属中发射出来的现象，称热电子发射。研究热电子发射的目的之一，就是要选择合适的阴极材料。逸出功是金属的电子发射的基本物理量。 1、 电子的逸出功 根据固体物理学中金属电子理论，金属中传导电子的能量分布按费米-狄拉克(Fermi-Dirac )分布，即： 31 2 234(2)1 F W W kT m W dN h dW e π－＝＋ (1-4-1) 式中W F 称费米能级。 在绝对零度时，电子所具有的最大动能为W F 。当温度升高时，其中少数电子具有比W F 高的能量，并以指数规律衰减。由于金属表面与外界(真空)之间存在势垒b W 。电子要从金属逸出，必须至少有能量b W 。在绝对零度时，电子逸出金属表面，至少需要得到能量 0b F W =W -W =e φ （1-4-2） 0W =e φ称为金属电子的逸出功，常用单位为电子伏特(V e )。它表征要使处于绝对零度下的具有最 大能量的电子逸出金属表面所需给予的能量。e 为电子电荷，φ称逸出电位。 可见，热电子发射，就是利用提高阴极温度的办法，改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于b W ，从金属中发射出来。因此逸出功的大小，对热电子发射的强弱具有决定性的作用。 2、热电子发射公式 根据费米-狄拉克能量分布公式(1-4-1)，可以推导出热电子发射公式，称里查逊-杜什曼(Richardson-Dushman )公式。 图1-4-1 真空二极管工作原理

旋光仪测定溶液的浓度及旋光度(最新整理)

但不同的方向其振幅不同，某一方向振动的振幅最 则称为部分偏振光。若光矢量的方向始终 光矢量的末端轨迹是一条直线，则称为线偏振光。当线偏振光通过某些透明物质（例如糖溶液）后，偏振光的振动面将以光 这种现象称为旋光现象。旋转的角度φ称为旋能使其振动面旋转的物质称为旋光性物质。旋光性物质不仅限于像糖溶液、 朱砂等具有旋光性质的固体。不同的旋光性物质可 若面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称

由于在亮度不太强的情况下，人眼辨别亮度微小差别的能力较大，所以常取b）所示的视场为参考视场。并将此时检偏镜的位置作为刻度盘的零点，故称该视场为零度视场。 当放进了待测旋光液的试管后，由于溶液的旋光性，使线偏振光的振动面旋转了一定角度，使零度视场发生了变化，只有将检偏镜转过相同的角度，才能再

旋光度为6.33o。且可以通过此旋光度反推溶液的浓度。在做未知蔗糖浓度的眩光实验时，当眩光液停放的时间越久（由于钠光灯发光发热）时，通过旋光度反推出来的溶液浓度越来越大，暨溶质的溶解量越来越大。可推出物质的最大溶解度与温度有光。 【注意事项】 1．配置溶液时要注意天平的使用方法和溶液搅拌的方式。 2．每一种溶液配制时不要超过25ml。 3．溶液注满试管，旋上螺帽，两端不能有气泡，螺帽不宜太紧，以免玻璃窗受力而发生双折射，引起误差。 4．注入溶液后，试管及其两端均应擦拭干净方可放入旋光仪。 5．在测量中应维持溶液温度不变。试管的两端经精密磨制，以保证其长度为确定值，使用要十分小心，以防损坏试管。 6．试管中溶液不应有沉淀，否则应更换溶液。每次调换溶液，试管应清洁——先用蒸馏水荡涤试管，然后再用少许将要测试的溶液荡涤，并同上法操作。7．实验完毕后务必将所用过的试管、烧杯、玻璃棒等用具置于镂空盘中用水冲洗干净！并将糖归置于防潮柜中。 【思考题】 1．测量糖溶液浓度的基本原理? 答：由对于某一眩光溶液，当入射光的波长给定时，旋光度Φ与偏振光通过溶液的长度l和溶液的浓度C成正比，暨 Φ=αcl 所以只要知道溶液的比眩光率，且测出溶液试管的长度l和旋光度φ即可计算出糖的浓度。 2. 什么是旋光现象、比旋光率？比旋光率与哪些因素有关？ 答：当线偏振光通过某些透明物质（例如糖溶液）后，偏振光的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定角度，这种现象称为旋光现象。旋转的角度φ称为旋光度。比眩光率与物质本身性质、环境温度、照射波长等有光。 2.什么叫左旋物质和右旋物质?如何判断? 面对光源，使振动面顺时针旋转的物质称为右旋物质；使振动面逆时针旋转的物质称为左旋物质。