Polarimeter

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Automatisch

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Automatischen digitalen High-Speed Polarimetern der P8000-Serie - A.KRÜSS Optronic. Extrem schnellen Instrumente mit nur 1 Sekunde Messzeit!


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Betrachten wir Licht als eine elektromagnetische Welle, die sich im Raum ausbreitet, lässt sich das Phänomen „polarisiertes Licht“ veranschaulichen. Durch die Schwingung und die Ausbreitungsrichtung der Welle ist im Raum eine ganz bestimmte Ebene definiert. Wenn man, anschaulich gesagt, dem Strahl entgegenschaut, sieht man diese Welle als Strich, der in einem bestimmten Winkel im Raum geneigt ist. Normales Licht enthält Wellen, die in jeder beliebigen Richtung des Raumes geneigt sind, während polarisiertes Licht nur in einem definierten Winkel geneigt ist. Diese Polarisierung erreicht man durch ein sehr engmaschiges Gitter, einen Polarisationsfilter. Dieser filtert alle Wellen aus dem normalen Licht heraus, die nicht in dem Winkel geneigt sind wie das Gitter auf dem Filter. Leitet man das Licht nun auf ein zweites Gitter, das exakt um 90° zu dem ersten Gitter gedreht ist, fällt kein Licht auf den dahinter befindlichen Detektor bzw. das menschliche Auge. Platziert man zwischen die beiden Filter eine optisch aktive Substanz, kommt wieder Licht durch den zweiten Filter. In optisch aktiven Substanzen wird die Neigung der Lichtwelle verändert. Je nach Geräteausführung wird der zweite Filter nun solange gedreht (manuell oder automatisch) bis wieder kein Licht auf den Detektor fällt.

Polarimeter_Aufbau

Aus dieser technischen Anordnung erklären sich die Begriffe „optische Rotation“, „Drehwinkel“, so wie die bereits in den allgemeinen Sprachgebrauch übergegangenen Ausdrücke „rechts- und linksdrehend“. Die letzten beiden Begriffe beschreiben das Verhalten der oben beschriebenen Welle beim Durchtritt durch eine optisch aktive Substanz. In Abhängigkeit von der Molekülstruktur der Substanz wird die Welle in ihrer Neigungsrichtung nach rechts oder links beeinflusst. Um diese Veränderung zu messen, muss man den zweiten Filter gegen den Uhrzeigersinn drehen (bei linksdrehenden Substanzen) bzw. mit dem Uhrzeigersinn (bei rechtsdrehenden Substanzen). Typische Substanzen hierfür sind Zucker, Milchsäure, Weinsäure, aber auch viele biologisch aktive Substanzen. Optisch aktiv sind chirale Substanzen, deren Moleküle verschiedene räumliche Anordnungen einnehmen können, die nicht durch Drehung in Deckung gebracht werden können. Es handelt sich also um eine Form der Konfigurations-Isomerie. Die verschiedenen Moleküle der Substanz werden als Enantiomere bezeichnet. Als Beispiel für ein solches Molekül hier die beiden Enantiomere der Milchsäure: Das chirale Zentrum der Milchsäure ist das mittlere Kohlenstoffatom. Da die beiden Enatiomere unterschiedliche Drehwinkel haben, gibt Polarimetrie also Aufschluss über die Molekülstruktur. Zusätzlich zu den Substanzeigenschaften haben auch die folgenden Faktoren einen Einfluss auf die Stärke der optischen Aktivität: die Temperatur, die Wellenlänge des Lichts, die Konzentration der Substanz und unter Umständen auch das Lösungsmittel. Außerdem gilt: Je länger die Wegstrecke des Lichts durch eine optisch aktive Substanz ist, desto größer ist der Drehwinkel. 


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