旋光仪是测定物质旋光度的仪器。通过对样品旋光度的测量，旋光仪可以分析确定物质的浓度、含量及纯度等。广泛应用于制药、药检、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工业生产，科研、教学部门，用于化验分析或过程质量控制。具体用于：检验含糖量和测定食品调味品中淀粉含量、医院临床：测定尿中含糖量及蛋白质、制糖工业：检验生产过程中糖溶液浓定、药物香料：测定药物香料油这旋光度、高等院校；教学实验。

 

 

[预习思考题]：

 

1．  为什么通常用钠黄光（λ=589.3nm）来测旋光率？

答：实验表明，同一旋光物质对不同波长的光有不同的旋光率。在一定的温度下，其旋光率与入射光波长的平方成反比，即随波长的减小而迅速增大，这种现象称为旋光色散。考虑到旋光色散的存在，为了方便、统一，目前各类手册中所给各旋光物质的旋光率都是用钠黄光的D线（λ=589.3nm）来测定的。所以实验中常用此光来测旋光率。

 

2．  为什么要确定旋光仪的零点？如何确定零点？

答：调节零点是为了便于测量、计算旋光物质的旋光度，进而测出其旋光率和浓度，确定零点就是调节出使每三分视场的界面消失，亮度均匀，且较暗时的位置，此位置即为测量时的零点。

 

3．  为什么在装待测液的试管中不能留有较大气泡？

答：因为若试管中留下较大气泡，则试管中的溶液厚度就不能用试管长度代替，而其厚度难以测定，故而影响对其旋光率和浓度的测定。同时，大的气泡会影响观察视场中的变化，从而影响旋光度的测量，所以试管中不应留有较大气泡。

 

[实验后思考题]：

 

1．  为什么说半荫法测定旋光度比单用两块偏振片测量时更方便、更准确？

答：用两块偏振片测量时，需将两块偏振片的偏振轴调至正交，此时，从目镜中看到的视场将是暗的，这就是测量需确定的零点。实际操作中，因人眼很难准确地判断视场是否暗，即难以把握两块偏振片的偏振轴完全正交，所以测量时，判断较难，误差较大。

而采用半荫法，是用比较视场中相邻两光束的强度是否相同来代替视场是否达到暗，即把目镜中三分视场的分界线消失、亮度均匀且较暗的状态作为参考视场（零点）进行测量，所以测量中既便于观察调节，又容易判断。

由此可知用半荫法测量比单用两块偏振片测量更方便、更准确。

 

2．  对波长λ=589.3A的钠黄光，石英的折射率为n0=1.5442，ne=1.5533。如果要使垂直入射的线偏振光（其振动方向与石英片光轴的夹角为θ），通过石英片后变为振动方向转过2θ的线偏振光，问石英片的厚度应为多少？

解：要使振动方向旋转2θ角，由波片的作用可知，让其通过一个晶体半波片即可。又由半波片的定义可知：当偏振光通过半波片后，θ光和e光的光程差为：

    

    ∵在石英中o光比e光速度快，且由上式可知当K=0时，厚度d有值，将n0=1.5442，ne=1.5533代入

    ∴        

 

补充知识：  一束光射向各向异性的晶体时，在进入晶体后，往往分裂成两束光线，它们沿不同方向折射，这种现象称为晶体的双折射现象。两束光中一束恒遵守折射定律称为寻常光（或o光）；另一束不遵守折射定律，称为非寻常光（或e光）。在晶体内部存在着某一方向，在这个方向上不产生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴。晶体有正晶体（石英等），负晶体（方解石等）之分。在正晶体中，o光比e光的速度快，负晶体中e光比o光快。由此在经过厚度为d的晶片后，两束光之间将产生相位差φ和光程差δ：

             

式中n快、n慢分别表示晶体对o光和e光的折射率，λ表示入射偏振光在真空中的波长，d为晶体的厚度。

用双折射晶体制成的其表面平行于其光轴、且能使振动相互垂直的两束光（o光和e光）产生固定相位差的光学元件，称为波片。

当波片的厚度满足；当波片的厚度满足，称其为半波片或1/2波片；满足时，则称为全波片。

入射光通过全波片后，仍为线偏振光其振动方向与入射光振动方向平行；通过1/2波片后，仍为线偏振片光，但其振动方向相对于原入射光的振动方向旋转了2θ角；通过1/4波片后的状态将依据入射光振动方向与波片光轴的夹角θ而定。