旋光色散（演示实验二）

实验目的：观察演示旋光色散现象

气体火焰驻波实验器材：气体火焰驻波演示仪

惯性离心力实验器材：惯性离心力演示仪

用弹簧演示纵驻波实验器材： 弹簧纵驻波演示仪

旋光色散实验原理：

旋光度随入射光波长和频率的变化而变化的现象。可用于研究大分子的构象。是研究光学活性材料的偏振角随波长变化的一种色散效应。它通常以氙灯光源的单色光，在200～700nm光谱区域内进行研究。当偏振光通过某些物质(如石英、氯酸钠等晶体或食糖水溶液、松节油等)，光矢量的振动面将以传播方向为轴发生转动，这一现象称为旋光现象。如下图所示。

本实验利用糖溶液的旋光性演示旋光现象及影响旋光效应的因素。糖溶液放在两个偏振片中间，一个偏振片用于起偏，另一个偏振片用于检偏。单色偏振光通过液态旋光物质时，振动面转过的角度即旋光度ΔΦ与旋光物质的性质、偏振光在旋光物质中经过的距离L、溶液浓度C有关，其关系为 ΔΦ=αCL 比例系数α称溶液的旋光率，它是与入射光波长有关的常数。旋光度大致与入射偏振光波长的平方成反比，这种旋光度随波长而变化的现象称为旋光色散。本实验既可以演示白色偏振光的旋光色散现象，形成螺旋彩虹，也可以半定量地测量不同波长的光对偏振面旋转角度的影响。

气体火焰驻波实验原理：

本实验装置由信号发生器和一个燃气筒组成。燃气筒一端封闭，另一端安装一个扬声器。实验时信号发生器输入信号使扬声器振动，从而在燃气筒内形成从一端都另一端纵波声波，并在封闭端反射回来。反射波与入射波叠加形成驻波，当声波半波长奇数倍起恰好等于燃气筒长度时，桶内可燃气体重就形成稳定声纵驻波，驻波使燃气筒内可燃气体中压强产生差别，当在燃气筒上

方点燃气体产生火焰时，同外火焰将高低不同，这样便宜观看到声驻波现象。黑体辐射实验原理：所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍 黑体辐射然要向外辐射)。

基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收率之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。黑体辐射是指由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长放射最大量之辐射。同时，黑体是可以吸收所有入射辐射的物体，不会反射任何辐射，但黑体未必是黑色的，例如太阳为气体星球，可以认为射向太阳的电磁辐射很难被反射回来，所以认为太阳是一个黑体(绝对黑体是不存在的)。理论上黑体会放射频谱上所有波长之电磁波。维恩位移定律是描述黑体电磁辐射能流密度的峰值波长与自身温度关系的定律。

角动量多功能演示器的使用实验原理：

质点角动量守恒定律是物理学的普遍定律之一。反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律。

角动量守恒定律如果合外力矩零(即M外=0),则L1=L2，即L=常矢量。这就是说,对一固定点o,质点所受的合外力矩为零,则此质点的角动量矢量保持不变。这一结论叫做质点角动量守恒定律。

惯性离心力演示实验原理：

在相对于地面作匀速转动的圆盘（非惯性系）上，用弹簧将一个质量为m的小球与圆盘的中心相连。当圆盘以角速度ω转动时，盘上的观察者将发现小球m受一个力的作用向外运动从而把弹簧拉长，即小球受到一个方向背离旋转中心的作用力，此力是小球的惯性引起的，故称“惯性离心力”。它的大小f惯=m*r*w的平方用弹簧演示纵驻波实验原理：弹簧上的纵波在对应的固定端被反射，如满足一定的频率条件，反射波与入射波叠加形成驻波。本实验观察到的是纵驻波，波节处弹簧保持不动，波腹处沿弹簧方向有最大的振幅。

旋光色散实验操作：

1、配置溶液：大约用300克蔗糖，玻璃管内的溶液大约占整个容器的2/3至1/2之间为妥，将溶液摇匀。

2、打开仪器灯箱光源，连续缓慢转动前端检偏器，可观察到玻璃管下半部有糖溶液的地方透过来的光的颜色呈赤橙黄绿青兰紫依次变化；管的上部没有糖溶液的地方仅有明暗的变化；

3、在光源和装有糖溶液的玻璃管之间加上滤色片，旋转检偏器，记录下从玻璃管上方看视场最暗时检偏器的角度；再旋转检偏器，再记下从玻璃管下方看视场最暗时检偏器的角度；上述两个测量角位置之差就是糖溶液的旋光角度；

4、换用另一种颜色的滤色片，重复3的操作；

5、保留好实验数据，可以用来分析旋光效应与波长的关系；

6、如果改变糖溶液的浓度，重复3，4步操作，还可以分析溶液浓度对旋光效应的影响。

气体火焰驻波实验步骤：

1、缓慢打开液化气罐开关并点燃燃气筒，使火焰高度在同一水平线上，高度约为3-5cm。

2、打开信号发生器，缓慢调解频率旋钮，看见火焰出现有规律的起伏，形成驻波。

3、当频率由低到高调解时，可以看到驻波波腹个数逐渐增加。

用弹簧演示纵驻波实验操作方法：

1、将装置放在有白墙作衬底的环境下；

2、打开电源，适当增大电压（电压不宜太高）使弹簧发生振动；

3、缓慢调节频率，直到弹簧上呈现明显的波腹和波结，即形成纵驻波；此时再适当增大电压，现象更为显著；

4、缓慢改变频率，直到再次出现明显的波腹和波结；如果频率增高波长将变短，频率降低则波长变长；

5、结束实验，将频率和电压调至最低，关闭电源。

旋光色散实验注意事项：

玻璃容器内的糖溶液浓度很高，玻璃易碎，小心勿动；调整检偏器时一只手扶住检偏器，另一只手做调整，调整应轻柔；请勿玩耍滤色片，更不要当扇子用；定期更换糖溶液，以免变质和霉变；较长时间不用时，一定要讲糖溶液倒掉，把管清洗干净，晾干存放；清

洗玻璃容器时，可以放入砂粒等颗粒物辅助清洗。

用弹簧演示纵驻波实验注意事项：

1、开机前，先将电压调节旋钮逆时针减到最小，预防开机后电压过大而造成的弹簧振动过

大；

2、调节频率时，注意观察电压值，并配合调节，避免弹簧振动过大或过小而影响实验效果。

3、注意电压每次调节一般不要超过0.5V

第二篇：旋光色散

旋光色散

操作方法：

1. 配置溶液:大约用300克蔗糖，玻璃管内的溶液大约占整个容器的2/3左右为妥，将溶液摇匀。

2.打开仪器灯箱光源，连续缓慢转动前端偏振片，可观察到玻璃管下半部有糖溶液的地方透过来的光的颜色赤橙黄绿青兰紫依次变化；管的上部没有糖溶液的地方仅有明暗的变化；

3.在光源和装有糖溶液的玻璃管之间加上滤色片，旋转偏振片，记下从玻璃管上方看视场最暗时偏振片的角度；再旋转偏振片，再记下从玻璃管下方看视场最暗时偏振片的角度；

4.换用另一种颜色的滤色片，重复3的操作；

5.保留好实验数据，用来分析旋光效应与波长的关系；

6.如果改变糖溶液的浓度，重复操作3、4、还可以分析溶液浓度对旋光效应的影响；

7.实验结束，关闭电源。

注意事项：

1. 操作时要保护好装有糖溶液的玻璃管，以免损坏；

2. 定期更换糖溶液，以免变质；

3. 较长时间不用时，一定要将糖溶液倒掉，把管清洗干净；

4. 清洗玻璃管时，可以放入沙粒、米粒或豆粒摇晃清洗。

原理提示:

当偏振光通过某些物质(如石英、氯酸钠等晶体或食糖水溶液、松节油等)，光矢量的振动面将以传播方向为轴发生转动，这一现象称为旋光现象．本实验利用糖溶液的旋光性演示旋光现象及影响旋光效应的因素。糖溶液放在两个偏振片中间，一个偏振片用于起偏，另一个偏振片用于检偏。对于液体旋光物质，振动面转过的角度即旋光度?=??d，比例系数?称溶液的旋光率，它是与入射光波长有关的常数；?为溶液的浓度，d为偏振光在旋光物质中经过的距离。旋光度大致与入射偏振光波长的平方成反比，这种旋光度随波长而变化的现象称为旋光色散。本实验既可以演示白色偏振光的旋光色散现象，也可以半定量地测量不同波长的光对偏振面旋转角度的影响。

平行板电场分布

操作方法：

1、将高压静电电源负极良好地接地，再将电压旋钮逆时旋至最低；

2、 分别将高压静电电源正负极与平行板两级板连接；

3、 打开高压静电电源开关，适当调节电压旋钮，观察平行板间的丝线，直到丝线水平；

4、 实验结束后，将高压静电电源电压旋钮逆时针旋至最低，关闭高压静电电源开关；

5、 用放电叉连接两极板，放电后方后断开接线。

注意事项：

1.静电高压电源的地线一定要接好（最好接到暖气管或水管上）；

2.每一次操作前都要注意把电源电压调到零，并且用放电叉放好电；

3.操作时，身体尽量远离操作台，注意不要触及仪器。

原理提示：

平行板在高压电源的作用下，产生平行电场，丝线在电场作用下极化，极化电荷受电场力作用，沿电场方向排列，显示出平行带电板电场的分布。