自动旋光仪器的结构与原理

众所周知,可见光是一种波长为380nm～780nm的电磁波，从统计规律上来说，相应的光振动将在垂直于光传播方向上遍布所有可能的方向，而且所有可能的方向上相应光矢量的振幅（光强度）都是相等的，通常叫做自然光。利用某些器件（例如偏振器）可以使振动方向固定在垂直于光波传播方向的某一方位上，形成所谓平面偏振光。平面偏振光通过某种物质时，偏振光的振动方向会转过一个角度，这种物质叫做旋光物质，偏振光所转过的角度叫旋光度。如果平面偏振光通过某种纯的旋光物质，旋光度的大小与下述三个因有关：

a) 平面偏振光的波长λ，波长不同旋光度不一样。

b) 旋光物质的温度 t，不同的温度旋光度不一样。

c) 旋光物质的种类，不同的旋光物质有不同的旋光度。

用一个叫做比旋度  的量来表示某种物质的旋光能力。

通常，规定旋光管的长度为1dm(100mm)，待测物质溶液的浓度为  1g/mL，温度为 t℃，平面偏振光波长为λ时在此条件下测得的旋光度叫做该物质的比旋光度，用[α]tλ表示。比旋光度仅决定于物质的结构，因此，比旋光度是物质特有的物理常数。

αtλ=[α]tλ·L·C （1）

式中L为测试溶液（旋光试管）长度，仪器使用  mm  作为长度单位；C为测试溶液中旋光物质的浓度，仪器按照通常方法即每100mL 溶液中含有旋光物质的克数来表示。

若事先已知测试物质的比旋度[α]tλ，在一定波长一定温度下测出旋光度αtλ，测试溶液的长度为L，则可由（2）式计算出溶液中旋光物质的浓度C

C=αtλ/[α]tλ·L （2）

倘若溶质中除含有旋光物质外还含有非旋光物质,则可由配制溶液时的浓度和由(2)式求得的旋光物质的浓度C，算得旋光物质的含量或纯度。

3.2 光学零位原理

若使自然光依次经过起偏器和检偏器，以起偏器和检偏器的通光方向正交时作为零位，检偏器偏离正交位置的角度α与入射检偏器的光强I之间的关系按马吕斯定律为

I=I0 COS２α

如图 1 曲线 A 所

法拉弟线圈两端加以频率为f的正弦交变电压  u=Usin2πft时，按照法拉弟磁光效应， 通过的平面偏振光振动平面将迭加一个附加转动角度：α1=β·sin2πft在起偏器与检偏器之间当有法拉弟线圈时出射检偏器光强信号如下：

a)在正交位置时可得图1曲线B与B′光强信号为某一恒定的光强迭加一个频率为2f的交变光强。

b)向右偏离正交位置时可得图1曲线C与C′光强信号为某一恒定的光强迭加一个频率如f的交变光强，见曲线 C′。

c)向左偏离正交位置时，可得图1曲线D与D′光强信号为某一恒定的光强，迭加一个频率为f的交变光强，见曲线D′，但交变光强的相位正好与向右偏离正交位置时的交变光强信号相位相反。

故鉴别光强信号中f分量的交变光强是否为零。可判断起偏器与检偏器是否处于正交位置，鉴别f分量交变光强的相位，可判断检偏器是左还是右偏离正交位置