一种用于测量混合溶液浓度的实验装置及实验方法

本发明属于透明液体测量，具体涉及一种用于测量混合溶液浓度的实验装置及实验方法。

背景技术：

1、溶液浓度的测量在造纸、化工、制糖、乳制品、制药、饮料等行业中有着广泛的应用。透明液体浓度广泛应用于生活实际和科学研究中，因此对透明液体浓度测量是物理学的重要部分，该领域研究一般使用密度间接测量法、电容传感器法、浮球法、密度间接测量溶液浓度，需要自制装置测定周期，设计装置容易简单；通过电容传感器测量溶液浓度，多数据融合可提高精度；利用浮球法测液体的比重换算成溶液浓度，实验装置较大等。上述几种测量方法均各自存在缺点，缺少对于混合溶液浓度的研究，但生活中大部分溶液都是混合溶液，因此，发明出新的可适用于多种透明液体浓度测量的方法非常重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于测量混合溶液浓度的实验装置及实验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于测量混合溶液浓度的实验装置，包括光具座，所述光具座顶部滑动连接有基板，且光具座顶部靠近基板的一侧滑动连接有起偏器和检偏器，另一侧滑动连接有两个可自转的反射镜；所述基板顶部对称放置有两个亥姆霍兹线圈，且基板顶部靠近两个之间的一侧放置有容器；所述光具座顶部和起偏器之间的一侧滑动连接有激光器，且光具座顶部和检偏器之间的一侧滑动连接有传感器。

3、优选的，用于测量混合溶液浓度的实验装置还包括电源，所述电源与亥姆霍兹线圈电性连接。

4、优选的，两个所述亥姆霍兹线圈之间的间距等于该亥姆霍兹线圈的半径。

5、优选的，所述容器为长方体容器，且容器为透光材料制成。

6、优选的，所述传感器包括光敏电阻并与欧姆表，所述光敏电阻并与欧姆表电性连接。

7、一种用于测量混合溶液浓度的实验方法，包括如下步骤：

8、s1：将配置后待检测的溶液加入容器的内部，将容器放置于基板顶部两个亥姆霍兹线圈之间；

9、s2：通过电源为亥姆霍兹线圈进行供电，通过电压表检测电源是否成功提供电压给亥姆霍兹线圈；

10、s3：拉动起偏器、反射镜、检偏器、传感器和激光器，调节起偏器、反射镜、检偏器、传感器和激光器的位置和角度；

11、s4：打开激光器的开关，使光源照射到传感器中的光敏电阻上，记录传感器中欧姆表的数值；

12、s5：更换其余不同浓度溶液进行测量，重复上述操作；

13、s6：更换其余不同波长的激光器重复上述操作，计算不同浓度下的旋光角；

14、s7：对混合溶液浓度进行测量，重复上述操作。

15、优选的，所述光敏电阻为5528型光敏电阻。

16、优选的，所述的打开激光器的开关，使光源照射到传感器中的光敏电阻上，记录传感器中欧姆表的数值之后包括步骤：

17、s41：实验前，调节激光器的光路，使得正反入射的光线相对于亥姆霍兹线圈中心轴线对称。

18、优选的，所述的将配置后待检测的溶液加入容器的内部，将容器放置于基板顶部两个亥姆霍兹线圈之间之前包括步骤：

19、s11：将装置移动至暗室恒温中进行。

20、优选的，所述溶液的浓度为3g/100ml-29g/100ml。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、(1)本发明本首次采用折返法，由于自然旋光的旋转方向与光的传播方向有关，但是磁致旋光的旋转方向与光的传播方向无关，仅取决于外加磁场的方向，在理论上，避免了溶液具有自然旋光性的影响，消除了地磁场、外界磁场等引起的自然旋光效应，并且将磁致旋光的偏转角扩大一倍，保证所得值的准确性。

23、(2)本发明设计光路图，结合法拉第效应和磁致旋光效应采用光强探针法，可以实现多种溶液混合后各自浓度的测量，并且通过编程快速得到数值，并且对于混合溶液的成分可以为相互不影响的溶质并且旋光方向相同，采用此方法得到的旋光角度偏差不大，结果相对良好。

技术特征：

1.一种用于测量混合溶液浓度的实验装置，其特征在于：包括光具座(7)，所述光具座(7)顶部滑动连接有基板(9)，且光具座(7)顶部靠近基板(9)的一侧滑动连接有起偏器(1)和检偏器(10)，另一侧滑动连接有两个可自转的反射镜(4)；

2.根据权利要求1所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验装置，其特征在于：还包括电源(8)，所述电源(8)与亥姆霍兹线圈(2)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验装置，其特征在于：两个所述亥姆霍兹线圈(2)之间的间距等于该亥姆霍兹线圈(2)的半径。

4.根据权利要求1所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验装置，其特征在于：所述容器(3)为长方体容器，且容器(3)为透光材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验装置，其特征在于：所述传感器(5)包括光敏电阻并与欧姆表，所述光敏电阻并与欧姆表电性连接。

6.一种用于测量混合溶液浓度的实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验方法，其特征在于：所述光敏电阻为5528型光敏电阻。

8.根据权利要求6所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验方法，其特征在于：所述的打开激光器(6)的开关，使光源照射到传感器(5)中的光敏电阻上，记录传感器(5)中欧姆表的数值之后包括步骤：

9.根据权利要求6所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验方法，其特征在于：所述的将配置后待检测的溶液加入容器(3)的内部，将容器(3)放置于基板(9)顶部两个亥姆霍兹线圈(2)之间之前包括步骤：

10.根据权利要求6所述的一种用于测量混合溶液浓度的实验方法，其特征在于：所述溶液的浓度为3g/100ml-29g/100ml。

技术总结
本发明属于混合溶液浓度测量技术领域，且公开了一种用于测量混合溶液浓度的实验装置，包括光具座，所述光具座顶部滑动连接有基板，且光具座顶部靠近基板的一侧滑动连接有起偏器和检偏器，且公开了一种用于测量混合溶液浓度的实验方法，包括如下步骤：S1：将配置后待检测的溶液加入容器的内部，将容器放置于基板顶部两个亥姆霍兹线圈之间。本发明首次采用折返法，由于自然旋光的旋转方向与光的传播方向有关，但是磁致旋光的旋转方向与光的传播方向无关，仅取决于外加磁场的方向，在理论上，避免了溶液具有自然旋光性的影响，消除了地磁场、外界磁场等引起的自然旋光效应，并且将磁致旋光的偏转角扩大一倍，保证所得值的准确性。

技术研发人员：李韧,兰鹏飞,曾小红,贺景琪,章宇辰,冯秀绒,张丹
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13