Jak działa polarymetr i do czego służy

Jak działa polarymetr？

Polarymetry służą do pomiaru skęcalności optycznej sunstancji ciekłych, stałych i gazowych. Skręcalność optyczna to właściwość niektórych substancji chemicznych, polegająca na skręcaniu płaszczyzny polaryzacji światła. Jest ona wywołana oddziaływaniem światła z cząsteczkami substancji znajdującej się na drodze wiązki świetlnej, przez którą przechodzi światło spolaryzowane liniowo. Znane są liczne związki zarówno krystaliczne, jak i w postaci roztworów, wykazujące zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji. Noszą one nazwę sybstancji optycznie czynnych.

Na podstawie kąta skręcalności możemy określać pewne właściwości konkretnej substancji. Istotna jest nie tylko wartość kąta skręcalności lecz również jego kierunek (w prawo lub w lewo). Tak więc generalnie, polarymetry służą do pomiaru kąta skręcalności optycznej substancji, co w praktyce jest wykorzystywane do określania stężenia substancji i jej czystości.

Zasada pomiaru

W uproszczeniu, światło ma charakter „fali”, która w miarę poruszania się oscyluje. Gdy oscylująca fala świetlna przechodzi przez daną substancję, zachodzi zjawisko polegające na zmianie kierunku płaszczyzny oscylacji. Jest to optyczna skręcalność światła.
Spróbujmy wyjaśnić skręcalność optyczną za pomocą łatwej do zrozumienia, metaforycznej ilustracji. Narysuj falistą linię na długiej kartce papieru. Chwyć palcami środek obu końców kartki papieru i obracaj ją pod różnymi kątami. Tak wygląda naturalne światło. Jest to fala oscylująca jednocześnie pod wieloma kątami.

W tym naturalnym stanie światła nie można zmierzyć kąta skręcalności, gdyż oscylujące fale poruszają się pod różnymi kątami. Nie można zatem wyodrębnić katu obroku konkretnej fali. Są one wszystkie ze sobą splątane.

W związku z tym światło najpierw musi być ograniczone do oscylacji w jednej płaszczyźnie. Aby to osiągnąć, światło przechodzi przez obiekt nazywany "polaryzatorem".
Polaryzator ma strukturę przypominającą siatkę, tworzącą skomplikowany, naprzemienny system linii przez które światło nie przechodzi, i przestrzeni, przez które światło może przechodzić.
Światło jest blokowane przez polaryzator w ten sposób, że umożliwia przejście tylko pojedynczej fali światła, oscylującej w jednej płaszczyźnie. Nazywa się ono „światłem spolaryzowanym”.

Kiedy dwa polaryzatory zostaną umieszczone jeden za drugim i tylko jeden będzie obracany, tworzy się kąt, który całkowicie blokuje światło. Dzieje się tak, ponieważ światło, które przeszło przez pierwszy polaryzator i zostało zwężone do pojedynczej fali poruszającej się w jednej płaszczyźnie, jest blokowane przez drugi polaryzator o innym kącie płaszczyzny "przeźroczystości".
Obracając polaryzator (drugi polaryzator w polarymetrze nazywany jest „analizatorem”) i znajdując kąt, pod jakim przeszło spolaryzowane światło lub kąt, pod którym zostało zablokowane, można zmierzyć kąt, pod jakim światło przeszedł przez substancję (kąt obrotu). Polarymetry wykorzystują tę zasadę do pomiaru kąta skręcalności substancji.

Polarymetry

Ogólne polarymetry zawierają mechanizmy, takie jak źródło światła i polaryzator. Światło emitowane ze źródła światła przechodzi przez polaryzator, gdzie kąt rozchodzenia się fali świetlnej jest ograniczany. Kąt, pod jakim obraca się światło, mierzy się po jego przejściu przez substancję.
Jeśli podczas pomiaru płaszczyzna drgań zwrócona w stronę źródła światła wydaje się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jest to skręcalność prawoskrętna. Jeśli wydaje się, że obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, mówimy o skręcalności lewoskrętny. „Rekstrorotacyjny” pochodzi od łacińskiego słowa „dextro”, co oznacza „prawo”. „d-rotacyjny” może być również używany w odniesieniu do prawoskrętnego. „Leworotacyjny” pochodzi od łacińskiego słowa „levo”, co oznacza „w lewo”. Lewoskrętny jest również znany jako „l-rotacyjny. Od tych słów wywodzi się system oznaczania izomerów optycznych (enancjomerów), d- lub l-.

Polarymetry są szeroko stosowane w przemyśle cukrowniczym przy rafinacji cukru i przemyśle farmaceutycznym. W przemyśle cukrowniczym służą do określania rodzaju cukru lub sprawdzania jego czystości. W przemyśle farmaceutycznym istnieje wiele przypadków, w których związki chemiczne podlegają pewnym standardom pomiarowym, parttym o kąt skręcalności. Polarymetry służą do przeprowadzania kontroli, takich jak określanie rodzaju substancji.

Polaryzacja na codzień

Jeśli chodzi o polarymetry i skręcalność optyczną światła, „polaryzatory” wydają się trudną koncepcją, którą niełatwo sobie wyobrazić. Jednak polaryzatory są stosowane w zaskakująco różnych dziedzinach i produktach.

• Kamery
  Filtry polaryzacyjne do obiektywów aparatów fotograficznych są koniecznością. Dzięki nim dobre zdjęcia.
  
  
• Okulary przeciwsłoneczne
  Wielu z nas doświadczyło oślepienia przez intensywne świato słoneczne, szczególniepodczas wędrówek po zaśnieżonych górach czy uprawiania sportów wodnych. Folia polaryzacyjna niweluje roproszone odbicia światła od powierzchni śniegu i wody. Okulary polaryzacyjne są powszechnie stosowane w rekreacji i sporcie.
  
  
• LCD
  Wyświetlacze LCD mają dwa polaryzatory (filtry polaryzacyjne). Aby wyświetlić wyraźny, żywy obraz, kontrolują światło przechodzące w różnych kierunkach.