120906 didaktisches Polarimeter - Anton

Was ist Polarimetrie?
Das didaktische Polarimeter von Anton Paar
Polarimetrie :::
Licht und Materie
Polarisationsfilter
Die Beschaffenheit von Stoffen, die uns umgeben,
und ihre chemischen Eigenschaften sind maßgeblich
durch
elektromagnetische
Kräfte
zwischen
elektrischen Ladungen bestimmt. Sie sind die
Grundlage aller chemischen Bindungen und
Reaktionen:
ein
Stein
ist
wegen
der
elektromagnetischen
Kräfte
zwischen
seinen
Molekülen stabil und hält zusammen und Luft ist
deswegen
unter
alltäglichen
Bedingungen
gasförmig.
unpolarisiertes
Licht
polarisiertes
Licht
Abb. 2: Polarisation von Licht. Die elektrischen Felder
des unpolarisierten Lichts schwingen in allen Ebenen des
Raums senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Tritt dieses
Licht durch einen Polarisationsfilter, kann nur eine
Schwingungsebene des Lichts diesen Filter passieren, die
sogenannte Polarisationsebene.
Licht ist eine elektromagnetische Welle, deren
elektrisches Feld ebenfalls mit den Ladungen in der
Materie wechselwirkt. Deswegen gewährt uns Licht
so viele Einblicke in Materie und ihre Struktur.
aktiven Substanz. Die optische Drehung dient auch
zur Bestimmung der spezifischen Drehung, einer
Materialkonstante der optisch aktiven Substanz.
Mit Hilfe der Polarimetrie können Rückschlüsse auf
die Chiralität eines Moleküls gezogen werden.
Chirale Moleküle haben die Eigenschaft,
die
Polarisationsebene von polarisiertem Licht zu
drehen. Das wird als optische Aktivität bezeichnet.
Der Drehwinkel der Polarisationsebene, die
sogenannte optische Drehung, kann mittels
Polarimeter bestimmt werden. Sie ist ein Maß für die
Konzentration oder die Reinheit einer optisch
Analysator
Lichtquelle
Küvette
Polarisator
Polarisator
Polarimetrie einfach dargestellt
Die optische Drehung einer optisch aktiven Probe
wird mittels Polarimeter bestimmt (Abb. 1).
Der
Küvette
Analysator
Lichtquelle
Membran
A
Lichtstrahl
Schirm
aus
der
Lichtquelle
(hier
Abb. 1: Aufbau des didaktischen
Polarimeters.
Das
didaktische
Polarimeter ist wie konventionelle
„große“ Polarimeter mit einer
Lichtquelle, einem Polarisator, einer
Küvette, einem Analysator und
einem Schirm ausgestattet, die als
einfacher Lichtdetektor dient.
B
Abb. 2: Schematische Darstellung des Messprinzips. Optisch inaktive Substanzen haben keinen Einfluss auf die
Polarisationsebene des Lichts (A). Optisch aktive Substanzen hingegen drehen die Polarisationseben des Lichts (B). Um
dieses Licht wieder hinter dem Analysator sehen zu können, muss der Analysator um den Betrag gedreht werden, der der
optischen Drehung der Probe entspricht.
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Was ist Polarimetrie?
Das didaktische Polarimeter von Anton Paar
Polarimetrie :::
Taschenlampe) ist zunächst unpolarisiert. Das heißt,
die elektrischen Felder der Lichtwellen schwingen
„chaotisch“ in allen Raumebenen senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung (Abb. 2,3). Der Polarisator ist
eine Art Filter, der nur eine Schwingungsebene des
Lichts passieren lässt. Das elektrische Feld des
polarisierten Lichts schwingt also nur noch in einer
Ebene, der sogenannten Polarisationsebene
(Abb. 2,3).
Trifft das polarisierte Licht auf einen zweiten
Polarisator, den so genannten Analysator, kann es
diesen passieren, wenn er die gleiche Ausrichtung
wie der erste Polarisator hat. Wenn er um 90°
gedreht ist, kann kein Licht den Analysator
passieren. Bei Winkeln dazwischen gelangt nur ein
Teil des Lichts durch den Analysator.
Zum Bestimmen der optischen Drehung werden
Polarisator und Analysator zunächst auf den Winkel
der maximalen Auslöschung gedreht, also 90°
zueinander. Gibt man eine optisch aktive Substanz
in die Küvette zwischen Polarisator und Analysator,
dreht sie die Polarisationsebene des Lichts. Das
macht sich dadurch bemerkbar, dass nun wieder
Licht durch den ursprünglich auf Auslöschung
gestellten Analysator fällt. Um wieder zum Winkel
A
der max. Auslöschung zu gelangen, muss der
Analysator um den Winkel der optischen Drehung
verstellt werden (Abb. 3).
Tipps
Das Prinzip der Polarimetrie kann besonders
anschaulich dargestellt werden, wenn die Küvette
nur zur Hälfte mit einer optisch aktiven Flüssigkeit
befüllt wird. Werden der Polarisator und Analysator
um 90° verdreht, wird die obere Hälfte des Schirms
nicht erhellt. Die optisch aktive Flüssigkeit hingegen
dreht die Polarisationsebene des Lichts, so dass die
untere Hälfte des Schirms trotzdem beleuchtet wird.
Der Winkel der maximalen Auslöschung mit und
ohne Probe kann so durch Drehen des Analysators
bestimmt werden.
Warum nimmt man den Punkt der max. Auslöschung
als Referenz? Theoretisch könnte man bei der
Messung Polarisator und Analysator auch auf die
maximale Transmission einstellen. Allerdings ist
dieser Punkt schwerer zu erkennen: Der relative
Unterschied zwischen keinem und wenig Licht um
den dunkelsten Punkt herum ist viel größer als der
Unterschied zwischen viel Licht und sehr viel Licht
B
Abb. 3: Schematische Darstellung des Messprinzips. Optisch inaktive Substanzen haben keinen Einfluss auf
die Polarisationsebene des Lichts (A). Optisch aktive Substanzen hingegen drehen die Polarisationsebene des
Lichts (B). Um dieses Licht wieder hinter dem Analysator sehen zu können, muss der Analysator um den Betrag
gedreht werden, der der optischen Drehung der Probe entspricht.
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Was ist Polarimetrie?
Das didaktische Polarimeter von Anton Paar
Polarimetrie :::
um den hellsten Punkt herum, Das wird bei
modernen
automatischen
Polarimetern
messtechnisch ebenso gemacht.
Technische Spezifikationen
Maße und Lieferumfang:
Länge
Breite
Höhe
26,5 cm
10,0 cm
12,5 cm
Volumen der Küvette:
ca. 375 mL
Gewicht
ca. 2 kg, ohne Befüllung
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an
Ihren zuständigen Anton Paar Vertreter.
Bestell-Nr.:
Mehr Informationen über Anton Paar OptoTec
Polarimeter finden Sie auch unter dem QR-Code
oder unter www.polarimeter-mcp.com . Schauen Sie
doch einfach mal in unsere MCP-MultimediaPräsentation!
Eine Taschenlampe der Marke Zweibrüder ist im
Lieferumfang enthalten.
Benötigte Materialen:
Für den Betrieb der Taschenlampe werden 4 AAABatterien benötigt.
Als optisch aktive Probe empfehlen wir eine
Zuckerlösung, die einfach mit Haushaltszucker
hergestellt werden kann.
Dokument Nr.
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