圓盤旋光儀是一種用來測(cè)量物質(zhì)的旋光性的儀器,它可以通過觀察兩個(gè)偏振光束在通過樣品后的相位差來確定樣品的旋光角。旋光角是指物質(zhì)對(duì)平面偏振光的旋轉(zhuǎn)能力,它與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、濃度和溫度等因素有關(guān)。
圓盤旋光儀的主要部件有光源、偏振器、樣品池、分析器和檢測(cè)器。光源發(fā)出一束平行的單色光,經(jīng)過偏振器后變成平面偏振光,然后通過樣品池,其中含有待測(cè)的旋光物質(zhì)。樣品對(duì)平面偏振光產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)作用,使其偏振方向發(fā)生改變。分析器是一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的偏振片,它可以調(diào)節(jié)透過的偏振光的方向。檢測(cè)器是一個(gè)接收透過分析器的光強(qiáng)信號(hào)的裝置,通常是一個(gè)電流表或者一個(gè)數(shù)字顯示屏。
圓盤旋光儀的工作原理是利用馬呂斯定律,即當(dāng)平面偏振光通過一個(gè)旋光物質(zhì)時(shí),其偏振方向會(huì)沿著光傳播方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,這個(gè)角度與物質(zhì)的厚度、濃度和波長(zhǎng)成正比。因此,如果我們知道了樣品的厚度和波長(zhǎng),就可以通過測(cè)量旋光角來確定樣品的濃度。
圓盤旋光儀的操作方法是先將分析器調(diào)節(jié)到與偏振器垂直的位置,這時(shí)檢測(cè)器顯示最小的光強(qiáng)信號(hào),表示沒有透過分析器的光。然后將樣品池放入圓盤旋光儀中,這時(shí)檢測(cè)器會(huì)顯示一個(gè)較大的光強(qiáng)信號(hào),表示有一部分透過分析器的光。接著我們要將分析器順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),直到檢測(cè)器顯示最大的光強(qiáng)信號(hào),這時(shí)表示透過分析器的偏振光與樣品對(duì)平面偏振光產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角相同。
我們記錄下這時(shí)分析器的讀數(shù),然后將樣品池取出,再次將分析器調(diào)節(jié)到與偏振器垂直的位置,記錄下這時(shí)分析器的讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差就是樣品對(duì)平面偏振光產(chǎn)生的旋光角。
那么圓盤旋光儀左右讀數(shù)一樣嗎?答案是不一定。如果我們將分析器順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到最大光強(qiáng)信號(hào)時(shí)停止,并且每次都從同一個(gè)方向開始旋轉(zhuǎn),那么左右讀數(shù)就是一樣的。但是如果我們將分析器繼續(xù)旋轉(zhuǎn)超過最大光強(qiáng)信號(hào)時(shí),并且每次從不同的方向開始旋轉(zhuǎn),那么左右讀數(shù)就可能不一樣了。
這是因?yàn)楫?dāng)分析器繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),透過分析器的偏振光會(huì)再次減小,并且在每隔180°時(shí)又會(huì)達(dá)到最大值。因此,如果我們從不同的方向開始旋轉(zhuǎn),并且停在不同的位置上,就會(huì)得到不同的讀數(shù)。為了避免這種情況,我們應(yīng)該保持分析器的旋轉(zhuǎn)方向和范圍一致,并且只記錄第一次達(dá)到最大光強(qiáng)信號(hào)時(shí)的讀數(shù)。