[发明专利]一种测量溶液浓度的微波分光仪

说明书

本发明公开了一种测量溶液浓度的微波分光仪，其特征在于将传统的微波分光仪加以改进，来测量液体的浓度，即将装有待测液体的旋光管安装在微波分光仪的中心平台上，利用溶液的旋光性和微波的偏振特性，测量出试管中待测液体的旋光角，进而计算出液体的浓度。传统微波分光仪适用于光学验证实验，一般用来验证光的反射、折射、偏振等现象，本发明通过改造微波分光仪，使其能够利用微波的偏振和溶液的旋光性来测量未知浓度溶液的浓度。本发明利用微波分光仪测量溶液浓度，拓展了微波分光仪的功能。

技术领域

本发明涉及一种物理实验教学仪器领域，特别涉及利用微波分光仪测量液体的浓度。

背景技术

在物理实验教学中，经常利用微波光学实验仪来完成微波的反射、折射、衍射、干涉、偏振、驻波等现象的观测以及微波波长的测量等实验项目。但是，目前的实验仪器所开设的实验项目陈旧，又都是一些验证性的实验项目，缺乏应用型实验项目，不利于培养学生的创新能力。在用旋光度法测量溶液浓度时，传统的方法有两种：一是利用旋光仪测定，二是自备简易装置测定。旋光仪操作简单，但成本高；自备简易装置成本低，但仪器和操作复杂。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明对原微波光学实验仪进行了改进，改进后的实验仪器可以测量液体的浓度，增加了应用型实验项目。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在原微波光学实验仪发射器组件和接收器组件之间的中心平台的中心位置处设计一个直径为1cm的金属圆柱体支架，金属圆柱体支架的上端为一个试管套，试管套是一个内径为5cm，外径为5.2cm的金属圆环，圆环的厚度为2cm，圆环的中心高度与微波光学实验仪发射器组件和接收器组件中心的高度一致，在圆环的顶端设计一个直径为1mm的螺纹洞，并用一个长度为0.5cm，直径为1mm的螺钉插入螺纹洞中。设计一个旋光管，旋光管的外直径为4.9 cm，内直径为4.8 cm，长度为20cm。众所周知：旋光管的两端盖子采用K9玻璃制成，具有很好的光学性质，同时两个盖子又能取下，可以向旋光管里加入液体。利用一种测量溶液浓度的微波分光仪测量液体浓度的具体步骤为：（1）将发射器和接收器安置在带有角度计的中心平台上，其中发射器安置在固定臂上，接收器安置在可动臂上；发射器和接收器的喇叭口相对，宽边与地面平行；（2）调节发射器和接收器之间的距离。（喇叭口相距40cm左右）。调节发射器上的衰减器和电流表上的档位开关，使接收器上的电流表的指示在2/3量程左右；（3）将待测溶液装满旋光管，旋光管安装在支架上端的试管套中，旋光管的两端盖面分别与发射器、接收器的喇叭口相对，保持发射器、旋光管和接收器在同一高度。这时可观察到电流表的示数减小；（4）松开接收器上面的手动螺栓，慢慢转动接收器，使电流表的示数再次达到极大值，记下接收器旋转过的角度α；利用公式，式中：[α]--溶液在温度一定、光的波长一定的条件下的比旋光度；α--溶液的旋光角(°)，C--溶液的浓度（g/100mL）；l--旋光管长度（dm）；利用手册查阅在此条件下待测溶液的比旋光度[α]，接收器旋转过的角度α即为溶液的旋光角，l即为旋光管长度。将[α]、α和l代入上式，即可得到待测溶液S₀的浓度C；

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的结构原理和实施例示意图。

图中：1、金属圆柱体支架，2、试管套，3、螺钉，4、旋光管，5、旋光管盖。

具体实施方式

在原微波光学实验仪发射器组件和接收器组件之间的中心平台的中心位置处设计一个直径为1cm的金属圆柱体支架（1），金属圆柱体支架（1）的上端为试管套(2)，试管套(2)是一个内径为5cm，外径为5.2cm的金属圆环，圆环的长度为2cm，圆环的中心高度与微波光学实验仪发射器组件和接收器组件中心的高度一致，在圆环的顶端设计一个直径为1mm的螺纹洞，并用一个长度为0.5cm，直径为1mm的螺钉（3）插入螺纹洞中。设计一个旋光管（4），旋光管（4）的外直径为4.9 cm，内直径为4.8 cm，长度为20cm。众所周知：旋光管（4）的两端盖子采用K9玻璃制成，具有很好的光学性质，同时两个盖子（5）又能取下，可以向旋光管（2）更换液体。