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| polarisation [2009/05/12 15:44] – oelke | polarisation [2009/05/12 15:46] – oelke |
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| ==== POLARIMETRIE ==== | ==== POLARIMETRIE ==== |
| In Chemie und Kristallografie, Biowissenschaften und Medizin und in einer Vielzahl technischer Bereiche wird in Messtechnik und Anwendungen von den Eigenschaften und Erscheinungen polarisierten Lichtes Gebrauch gemacht. Polarimetrische Konzentrationsbestimmungen optisch aktiver Substanzen in Lösungen finden in Chemie, Biologie und Medizin verbreitet Anwendung. Als Beispiele sind die Blutzuckerbestimmung im Harn, die Konzentrationsüberwachung bei der Zuckerproduktion (Saccharimetrie) oder reaktionskinetische Messungen in der Chemie zu nennen. Auch viele Aminosäuren zeigen optische Aktivität und können polarimetrisch nachgewiesen werden. Die Polarisationsmikroskopie ist eine wichtige Methode zur Aufdeckung von Strukturen in transparenten Medien ohne Helligkeits- oder Farbunterschiede. Das in der Atmosphäre gestreute Sonnenlicht (Himmelsblau) ist teilweise polarisiert, am stärksten senkrecht zur Richtung der Sonnenstrahlen. Es wurde nachgewiesen, dass Bienen mit ihren Facettenaugen die Polarisation des Himmelslichtes erkennen und zur Orientierung verwenden. Der vorliegende Versuch soll eine kurze Einführung in die phänomenologischen Grundlagen der Polarisation geben und praktische Übung der polarimetrischen Konzentrationsbestimmung vermitteln.\\ | In Chemie und Kristallografie, Biowissenschaften und Medizin und in einer Vielzahl technischer Bereiche wird in Messtechnik und Anwendungen von den Eigenschaften und Erscheinungen polarisierten Lichtes Gebrauch gemacht. Polarimetrische Konzentrationsbestimmungen optisch aktiver Substanzen in Lösungen finden in Chemie, Biologie und Medizin verbreitet Anwendung. Als Beispiele sind die Blutzuckerbestimmung im Harn, die Konzentrationsüberwachung bei der Zuckerproduktion (Saccharimetrie) oder reaktionskinetische Messungen in der Chemie zu nennen. Auch viele Aminosäuren zeigen optische Aktivität und können polarimetrisch nachgewiesen werden. Die Polarisationsmikroskopie ist eine wichtige Methode zur Aufdeckung von Strukturen in transparenten Medien ohne Helligkeits- oder Farbunterschiede. Das in der Atmosphäre gestreute Sonnenlicht (Himmelsblau) ist teilweise polarisiert, am stärksten senkrecht zur Richtung der Sonnenstrahlen. Es wurde nachgewiesen, dass Bienen mit ihren Facettenaugen die Polarisation des Himmelslichtes erkennen und zur Orientierung verwenden. Der vorliegende Versuch soll eine kurze Einführung in die phänomenologischen Grundlagen der Polarisation geben und praktische Übung der polarimetrischen Konzentrationsbestimmung vermitteln.\\ |
| **Aufgaben**\\ | ===Aufgaben=== |
| 1.(Spezifische Drehwinkel): Bestimmung der spezifischen Drehwinkel [α] von D(-)-Fructose, D(+)-Glucose und Saccharose.\\ | 1.(Spezifische Drehwinkel): Bestimmung der spezifischen Drehwinkel [α] von D(-)-Fructose, D(+)-Glucose und Saccharose.\\ |
| 2.(Mischprobe): Quantitative Analyse eines Zuckergemisches.\\ | 2.(Mischprobe): Quantitative Analyse eines Zuckergemisches.\\ |
| **Physikalische Grundlagen**\\ | ===Physikalische Grundlagen=== |
| == Polarisation == | == Polarisation == |
| Man unterscheidet zwei Grundformen von Wellen: //longitudinale// und //transversale Wellen// (Längs- und Querwellen). Bei longitudinalen Wellen haben Auslenkung und Ausbreitung der Welle die gleiche Richtung (Abb. 1). Durch die Welle wird nur eine Raumrichtung, nämlich die Ausbreitungsrichtung, ausgezeichnet. Bei transversalen Wellen stehen Auslenkung und Ausbreitungsrichtung senkrecht aufeinander. Durch beide Richtungen wird eine Ebene ausgezeichnet, die als //Schwingungsebene// der Welle bezeichnet wird.\\ | Man unterscheidet zwei Grundformen von Wellen: //longitudinale// und //transversale Wellen// (Längs- und Querwellen). Bei longitudinalen Wellen haben Auslenkung und Ausbreitung der Welle die gleiche Richtung (Abb. 1). Durch die Welle wird nur eine Raumrichtung, nämlich die Ausbreitungsrichtung, ausgezeichnet. Bei transversalen Wellen stehen Auslenkung und Ausbreitungsrichtung senkrecht aufeinander. Durch beide Richtungen wird eine Ebene ausgezeichnet, die als //Schwingungsebene// der Welle bezeichnet wird.\\ |
| ==Polarisationsmikroskopie== | ==Polarisationsmikroskopie== |
| In der Kristallografie, Biologie und Medizin sind häufig Objekte zu untersuchen, deren Strukturen sich nur durch Unterschiede im Brechungsindex auszeichnen, nicht aber durch unterschiedliches Absorptionsverhalten (Farbe, Helligkeit). Bei Betrachtung in normalem Licht sind diese Objekte gleichmäßig durchlässig und Strukturen damit nicht erkennbar. Oft haben die Proben jedoch anisotropen Charakter, so dass viele Kristalle, Muskelzellen und kleine, vielzellige Organismen doppelbrechend sind. Beleuchtet man derartige Objekte mit linear polarisiertem Licht und bringt vor das Okular einen Analysator, so ergeben sich aufgrund der Anisotropien deutliche Intensitäts- und Farbkontraste ähnlich wie bei der Spannungsoptik.\\ | In der Kristallografie, Biologie und Medizin sind häufig Objekte zu untersuchen, deren Strukturen sich nur durch Unterschiede im Brechungsindex auszeichnen, nicht aber durch unterschiedliches Absorptionsverhalten (Farbe, Helligkeit). Bei Betrachtung in normalem Licht sind diese Objekte gleichmäßig durchlässig und Strukturen damit nicht erkennbar. Oft haben die Proben jedoch anisotropen Charakter, so dass viele Kristalle, Muskelzellen und kleine, vielzellige Organismen doppelbrechend sind. Beleuchtet man derartige Objekte mit linear polarisiertem Licht und bringt vor das Okular einen Analysator, so ergeben sich aufgrund der Anisotropien deutliche Intensitäts- und Farbkontraste ähnlich wie bei der Spannungsoptik.\\ |
| ==Versuchsdurchführung== | ===Versuchsdurchführung=== |
| Den prinzipiellen Aufbau eines Polarimeters zu Polarisationsuntersuchung zeigt Abb. 6. Es besteht aus einer Lichtquelle, einem Polarisator zur Erzeugung polarisierten Lichtes, der Probe und einem Analysator zur Feststellung des Polarisationszustandes hinter der Probe.\\ | Den prinzipiellen Aufbau eines Polarimeters zu Polarisationsuntersuchung zeigt Abb. 6. Es besteht aus einer Lichtquelle, einem Polarisator zur Erzeugung polarisierten Lichtes, der Probe und einem Analysator zur Feststellung des Polarisationszustandes hinter der Probe.\\ |
| Grundsätzlich könnte am Analysator auf maximale Helligkeit oder Dunkelheit eingestellt werden, wobei es jedoch subjektiv schwer ist, auf den jeweiligen Extremwert einzustellen. Üblich sind deshalb //Halbschatteneinrichtungen//, bei denen der Analysator aus zwei Hälften besteht, deren Polarisationsrichtungen leicht gegeneinander geneigt sind.\\ | Grundsätzlich könnte am Analysator auf maximale Helligkeit oder Dunkelheit eingestellt werden, wobei es jedoch subjektiv schwer ist, auf den jeweiligen Extremwert einzustellen. Üblich sind deshalb //Halbschatteneinrichtungen//, bei denen der Analysator aus zwei Hälften besteht, deren Polarisationsrichtungen leicht gegeneinander geneigt sind.\\ |
