پلاریمتر

دستگاهی است که برای اندازه گیری راست بری و چپ بری محلولها استفاده می‌شود.

این روش برای تجزیه کمی و کیفی اجسامی که فعالیت نوری دارند به کار می رود. نور سفید در تمام جهات ارتعاش دارد و اگر از اجسام Polaroid مانند بعضی مواد پلاستیکی یا بلورهای طبیعی مانند کلسیت که فرمول آنها CaCO3است عبور کند به دو اشعه تقسیم می شود. چون سرعت هر یک از دو اشعه در داخل بلور متفاوت است. در صورتی که بلور را در امتداد یکی از قطب ها با یک زاویه مناسب برید و مجددا آن را با صمغی بنام کانادا بالسام بچسبانیم، جزئی که اشعه عادی نامیده می شود منعکس شده و خارج می شود. در صورتی که جزئی که اشعه غیرعادی (پلاریزه) نامیده می شود بدون شکست خارج می شود. ارتعاش این نور در یک سطح و عمود بر جهت انتشار آن است. این بلور را که نور پلاریزه ایجاد می کند، منشور نیکل نامیده می شود.

اجسامی دارای فعالیت نوری هستند که در ساختمان مولکولی آنها کربن نا قرینه (یعنی اتم کربنی که به چهار گروه مختلف متصل باشد) وجود داشته باشد. این اتم کربن باعث نامتقارن شدن مولکول می شود و مولکول نمی تواند بر تصویر آینه ای خود منطبق باشد. اگر این اجسام در مسیر نور پلاریزه قرار بگیرند باعث چرخش نور پلاریزه می شوند در صورتی که جسم نور پلاریزه را در جهت عقربه ساعت بچرخاند ، راست گردان (Dextrorotatory) می گویند و چنانچه در جهت عکس عقربه ساعت بچرخاند ، آن را چپ گردان (Levorotatory) می گویند.

مقدار چرخش (الفا) با غلظت جسم (C) متناسب است و یا می توان گفت نور پلاریزه وقتی از ترکیبات نامتقارن عبور کند، به علت پخش نامتقارن دانسیته الکترونی در مولکول، الکترونهای مولکول بطور نامتقارن بر نور پلاریزه اثر می گذارند و باعث چرخش آن حول محور انتشار می شوند. مولکولهائی که فعالیت نوری ندارند چون با پخش الکترونی متقارن مواجه هستند بر نور پلاریزه اثر ندارند.

ترکیباتی که تصویر آینه ای قابل انطباق نداشته باشند دارای ایزومر نوری هستند. دو ایزومر نوری یک زوج انانتیومر را تشکیل می دهند. که از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی یکسان هستند و فقط در جهت چرخش نور پلاریزه اختلاف دارند. مخلوط مساوی دو انانتیومر که از نظر قدر مطلق یکسان ولی از نظر جهت مخالف هستند کاملا همدیگر را خنثی می کنند. چرخش حاصله صفر است به چنین مخلوطی راسمیک می گویند.

اجزای اصلی

منبع نورانی تکرنگ (چشمه نور تکرنگ)
منشور قطبنده نور (پولاریزور)
منشور تجزیه کننده (آنالیزور نور)
لوله آزمون
تیغه نیم موج
عدسی محدب
رد یاب نوری
علت اینکه در پلاریمتر از چشمه نور تکرنگ استفاده می‌شود، این است که میزان چرخش نور با طول موج تغییر می‌کند. از اینرو از نور تکفام استفاده می‌شود. از نظر تاریخی از خط D سدیم استفاده می‌شود، برای این منظور از لامپ بخار سدیم با صافی که تمام طول موجها به استثنای خط D را حذف می‌کند، استفاده می‌شود. لامپهای بخار جیوه هم سودمند می‌باشند، از خط ۵۴۶ نانومتر بدین منظور استفاده می‌شود. عدسی محدب به منظور بزرگ نشان دادن تصویر می‌باشد که بعد از آنالیزور قرار می‌گیرد. ردیاب نوری موجود ممکن است چشم انسان باشد ، اگرچه اخیرا پلاریمترهای فتوالکتریکی نیز ساخته شده است.

طرز کار 

در پلاریمتر ، پولاریزور و آنالیزور هر دو از نوع منشور نیکول انتخاب می‌شوند و بین این دو لوله آزمون قرار می‌گیرد که مختص محلول مورد آزمایش است. استفاده از منشور نیکول برای ایجاد نور قطبیده و تعیین میزان چرخش نور است. اساسا می‌توان دو منشور را عمود بر هم قرار داد که بدین ترتیب شدت نور در عدم حضور نمونه به کمترین مقدار خود می‌رسد. نمونه با چرخش نور ، شدت نور را افزایش می‌دهد و با چرخش آنالیزور می‌توان دوباره نور را به حداقل رساند. مقدار زاویه چرخش آنالیزور مربوط به قدرت چرخش نمونه است.

از آنجا که نمی‌توان کمترین مقدار شدت نور را با چشم و یا ردیابهای فتوالکتریک تعیین کرد، لذا از دستگاهی به نام سایه ساز استفاده می‌شود. این دستگاه یک تیغه نیم موج است که بین لوله و پولاریزور قرار می‌گیرد و به کمک آن دو نیم دایره که یکی روشنتر از دیگری است ایجاد می‌شود، قسمت روشن مربوط به نیمی از نور است که از تیغه عبور می‌کند و نیمه تاریک مربوط به نیم دیگر نور است که از اطراف تیغه می‌گذرد. با چرخش آنالیزور هر دو نیم دایره از نظر شدت نور برابر می‌شوند.

در عدم حضور نمونه ، درجه‌ای که روشنایی دو نیم دایره یکسان شد، صفر دستگاه می‌باشد.
اگر نمونه از نظر نوری فعال باشد، با قرار دادن آن در لوله ، دوباره دو نیم دایره تاریک و روشن دیده می‌شود. سپس با چرخش آنالیزور شدت نور یکسان می‌شود و درجات چرخش از روی صفحات مندرج آنالیزور خوانده می‌شود.

اجزاء و قسمتهای مختلف دستگاه 

۱- منبع نور: تولید کننده نور تک رنگ است، چون میدان چرخش با طول موج تغییر می کند. لذا باید به عنوان منبع از یک تولید کننده نور تک رنگ استفاده کرد. معمولا از لامپ بخار سدیم (خط زرد D) استفاده می شود. لامپ جیوه هم ممکن است بکار برده شود. طول موج لامپ سدیم ۵۸۹.۳ A° لامپ جیوه °۵۴۶ A

۲- شکاف( Slite) : میزان نور رسیده به نمونه را تنظیم می کند.

۳- عدسی: نقش موازی کننده نور را دارد.

۴- منشور نیکل : اولین منشور نیکل که پلاریزور نام دارد و نور را پلاریزه می کند.

۵- سل نمونه: استوانه ای شیشه ای است و جهت قرار دادن نمونه مورد آزمایش در داخل آن است طول آن ممکن است ۱ ، ۲ ، ۳ ، ۴ سانتیمتر باشد. (اگرحباب هوا داشت در برآمدگی سل باید قرار گیرد.)

۶- منشور نیکل : دومین منشور نیکل که آنالایزور(Analyzer) بعنوان تجزیه کننده است که با چرخاندن آن می توان نور پلاریزه را به حالت اول برگرداند و مقدارانحراف آن را بر حسب درجه از روی یک سطح دایره ای مدرج خواند.در این حالت روشنائی دو نیم دایره ای که از عدسی چشمی ملاحظه می شود به یک اندازه خواهد بود.

۷- عدسی چشمی و ردیاب (دتکتور): معمولا از چشم انسان بعنوان ردیاب استفاده می شود. در دستگاههای پیشرفته فتوالکتریک هستند و تا ۰.۰۰۱ درجه را تعیین می کند.

 نیم سایه:
یک پلاریزور کوچک متحرک بنام نیکل نیم سایه بعد از پلاریزور قرار دارد که می توان آن را با چرخاندن طوری تنظیم نمود که مانع عبور نور شود. در این حالت نیمی از دایره ای که از عدسی چشمی ملاحظه می شود سیاه به نظر می رسد، بعد شدت نور هر دو نیم دایره را به وسیله چرخاندن آنالایزور مساوی تنظیم می کنیم. در این حالت دستگاه باید روی صفر باشد. با گذاشتن نمونه در مسیر نور، شدت روشنائی دو نیم دایره فرق می کند که بایستی با چرخاندن آنالیزور به حالت اول برگرداند و مقدار چرخش را که a نام دارد از روی درجات خواند.