Polarimetriya

Polarimetriya

polarimetriya qutblangan yorug'lik nurlari kristal (masalan, turmalin) yoki shakar eritmasi bo'lishi mumkin bo'lgan optik faol moddadan o'tayotganda aylanishini o'lchaydi.

Bu sodda usul bo'lib, optik tahlil usullariga tegishli va ko'plab qo'llanmalar bilan, ayniqsa kimyoviy va qishloq xo'jaligi-oziq-ovqat sanoatida shakar eritmalarining kontsentratsiyasini aniqlash.

Ushbu texnikaning fizik poydevori o'zaro perpendikulyar yo'nalishda harakatlanadigan elektr maydoni va magnit maydonidan iborat bo'lgan elektromagnit to'lqin sifatida yorug'likning xususiyatlariga asoslanadi.
Elektromagnit to'lqinlar ko'ndalang, ya'ni bu maydonlar, o'z navbatida, 2-rasmga binoan, ularga perpendikulyar yo'nalishda tarqaladi.
Biroq, maydon har bir atomdan kelib chiqadigan ko'plab to'lqinli poezdlardan tashkil topganligi sababli va ularning har biri turli yo'nalishlarda tebranib turadi, tabiiy yorug'lik yoki akkor lampochkadan keladigan qutblanmagan.
Aksincha, maydon tebranishlari imtiyozli yo'nalishda sodir bo'lganda, yorug'lik qutblangan deyiladi. Bunga kiruvchi tarkibiy qismlarni to'sib qo'yishga qodir bo'lgan va faqat bittasining o'tishiga imkon beradigan ba'zi moddalar orqali yorug'lik nurini o'tkazib yuborish orqali erishish mumkin.

Agar qo'shimcha ravishda yorug'lik to'lqini bitta to'lqin uzunligidan iborat bo'lsa, bizda nur bor chiziqli qutblangan monoxromatik.
Bunga erishish uchun filtr vazifasini bajaradigan materiallarga polarizatorlar yoki analizatorlar deyiladi. Va qutblanish tekisligini aylantirib, qutblangan nurga javob beradigan moddalar mavjud. Ular optik faol moddalar sifatida tanilgan, masalan shakar.
Polarimetr turlari
Umuman olganda, polarimetrlar quyidagilar bo'lishi mumkin: qo'lda, avtomatik va yarim avtomatik va raqamli.
Qo'llanmalar
O'quv laboratoriyalarida va kichik laboratoriyalarda qo'lda polarimetrlardan foydalaniladi, ko'p o'lchovlar zarur bo'lganda avtomatiklarga afzallik beriladi, chunki ular o'lchovga sarflanadigan vaqtni minimallashtiradi.
Avtomatik va raqamli
Avtomatik va raqamli modellar fotoelektr detektori, yorug'likning o'zgarishiga javob beruvchi va o'lchovlarning aniqligini sezilarli darajada oshiradigan sensor bilan ta'minlangan. Raqamli ekranda o'qishni taklif qiladiganlar ham juda oson ishlaydi.
Polarimetrning umumiy ishlashini ko'rsatish uchun quyida qo'lda optik tip tasvirlangan.
Ishlash va uning qismlari
Asosiy polarimetrda tahlil qilinadigan optik faol modda joylashgan ikkita Nikol prizmasi yoki Polaroid varag'idan foydalaniladi.
Uilyam Nikol (1768-1851) - karerasining katta qismini asbobsozlikka bag'ishlagan Shotlandiya fizigi. Voqea sodir bo'lgan yorug'lik nurini ajratishga qodir mineral kalsit yoki Islandiya shpati kristalidan foydalanib, Nikol 1828 yilda qutblangan nur olish mumkin bo'lgan prizmani yaratdi. U polarimetrlarni qurishda keng qo'llanilgan.

Polarimetrning asosiy qismlari:
- yorug'lik manbai. Odatda to'lqin uzunligi ma'lum bo'lgan natriy, volfram yoki simob bug 'lampasi.
- Polarizatorlar. Qadimgi modellarda nikol prizmalaridan foydalanilgan, zamonaviylari esa odatda yod atomlari bo'lgan uzoq zanjirli uglevodorod molekulalaridan tayyorlangan Polaroid choyshablaridan foydalaniladi.
- namuna egasi. Tahlil qilinadigan modda qaerga joylashtiriladi, uning uzunligi o'zgaruvchan, ammo to'liq ma'lum.
- okulyar va vernier tarozi bilan ta'minlangan ko'rsatkichlar. Kuzatuvchining namunaning aylanish kuchini aniq o'lchashi uchun. Avtomatik modellarda fotoelektrik sensorlar mavjud.
- Bundan tashqari, harorat va to'lqin uzunligi ko'rsatkichlari. Ko'pgina moddalarning aylanish kuchi ushbu parametrlarga bog'liq bo'lgani uchun.

Loran Polarimetr
Ta'riflangan protsedurada kuzatuvchi minimal yorug'likni moslashtirganda kichik bir kamchilik mavjud, chunki inson ko'zi yorqinlikdagi juda kichik o'zgarishlarni aniqlay olmaydi.
Ushbu muammoni bartaraf etish uchun Loran polarimetri yarim to'lqin uzunligini pasaytiruvchi yarim choyshabni qo'shadi, bu esa bir marta buzadigan materialdan yasalgan.
Shu tarzda, kuzatuvchida tomoshabinda har xil yorqinlikdagi ikki yoki uchta qo'shni mintaqalar mavjud, ular maydonlar deb nomlanadi. Bu ko'zning yorqinlik darajasini farqlashni osonlashtiradi.
Barcha maydonlar bir xil darajada xira bo'lishi uchun analizator aylantirilganda siz eng aniq o'lchovga egasiz.

Biot qonuni
Biot qonuni aylanma quvvat bilan bog'liq α konsentratsiyasi bilan jinsiy darajalarda o'lchangan optik faol moddadan iborat v Ushbu moddaning - bu eritma bo'lganda va optik tizim geometriyasi.
Shuning uchun polarimetr tavsifida yorug'lik va namuna ushlagichining to'lqin uzunlik qiymatlari ma'lum bo'lishi kerakligi ta'kidlandi.
Mutanosiblik konstantasi [a] bilan belgilanadi va deyiladi o'ziga xos aylanish kuchi eritmaning. Bu tushayotgan yorug'likning to'lqin uzunligiga λ va namunaning T haroratiga bog'liq. To'lqin uzunligi 589,3 nm bo'lgan natriy nuri uchun [a] ning qiymatlari odatda 20ºC da belgilanadi.
Biot qonuni tahlil qilinadigan birikma turiga qarab har xil shakllarda bo'ladi:
- Optik faol moddalar: α = [α].ℓ
- toza suyuqliklar: α = [α]. ℓ.ρ
- Optik faollikka ega bo'lgan eritmalar bilan eritmalar: a = [a]. .c
- Har xil optik faol komponentlar bilan namunalar: ∑α_men
Quyidagi qo'shimcha miqdorlar va ularning birliklari bilan:
- namuna ushlagichining uzunligi: ℓ (qattiq moddalar uchun mm va suyuqliklar uchun dm)
- Suyuqlik zichligi: r (g / ml bilan)
- Konsentratsiya: c (g / ml yoki molyarlikda)
Afzalliklari va kamchiliklari
Polarimetrlar turli sohalarda juda foydali laboratoriya asboblari bo'lib, har bir polarimetr turi maqsadga muvofiq foydalanishda afzalliklarga ega.
Texnikaning katta afzalligi shundaki, u zararsiz sinov bo'lib, qimmat, qimmatbaho namunalarni tahlil qilishda mos keladi yoki biron sababga ko'ra takrorlanib bo'lmaydi. Biroq, polarimetriya biron bir moddaga taalluqli emas, faqat optik faollik yoki moddaga ega bo'lganlarga tegishli chiral, ular ham ma'lum bo'lganidek.
Bundan tashqari, aralashmalar mavjudligi natijalardagi xatolarni keltirib chiqaradi deb o'ylash kerak.
Tahlil qilinayotgan modda tomonidan ishlab chiqarilgan aylanish burchagi uning xususiyatlariga mos keladi: molekula turi, eritmaning konsentratsiyasi va hattoki ishlatilgan hal qiluvchi. Ushbu ma'lumotlarning barchasini olish uchun ishlatilgan yorug'likning to'lqin uzunligini, haroratni va namuna ushlagich idishini uzunligini aniq bilish kerak.
Tegishli uskunani tanlashda siz namunani tahlil qilishni aniqligi hal qiladi. Va uning narxi ham.
Qo'lda polarimetrning afzalliklari va kamchiliklari
- Ular arzonroq bo'lishadi, garchi arzon narxlardagi raqamli versiyalar ham mavjud. Bunga kelsak, juda ko'p takliflar mavjud.
- Ular o'quv laboratoriyalarida va trening sifatida foydalanish uchun javob beradi, chunki ular operatorga texnikaning nazariy va amaliy jihatlari bilan tanishishda yordam beradi.
- Ular deyarli har doim kam texnik.
- Ular chidamli va bardoshlidir.
- O'lchovni o'qish biroz qiyinroq, ayniqsa tahlil qilinadigan moddaning aylanish kuchi past bo'lsa, shuning uchun operator odatda ixtisoslashgan xodimlardir.
Avtomatik va raqamli polarimetrlarning afzalliklari va kamchiliklari
- Ularni boshqarish va o'qish oson, ularning ishlashi uchun maxsus xodimlar talab qilinmaydi.
- Raqamli polarimetr ma'lumotlarni printerga yoki saqlash qurilmasiga eksport qilishi mumkin.
- Avtomatik polarimetrlar kamroq o'lchov vaqtini talab qiladi (taxminan 1 soniya).
- Ularning interval bilan o'lchash imkoniyatlari mavjud.
- Fotoelektr detektori aylanish kuchi past bo'lgan moddalarni tahlil qilishga imkon beradi.
- haroratni samarali boshqarish, o'lchovga eng ko'p ta'sir qiladigan parametr.
- Ba'zi modellar qimmat.
- Ular texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi.
Ilovalar
Boshida aytib o'tilganidek, polarimetriya juda ko'p sonli dasturlarga ega. Maydonlar xilma-xil bo'lib, tahlil qilinadigan birikmalar organik va noorganik bo'lishi mumkin. Ulardan ba'zilari:
- farmatsevtika sifatini nazorat qilishda, dori vositalarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan moddalarning tegishli konsentratsiyasi va tozaligiga ega ekanligini aniqlashga yordam berish.
- Oziq-ovqat sanoati sifatini nazorat qilish, shakarning tozaligini, shuningdek ichimliklar va shirinliklar tarkibidagi tarkibini tahlil qilish uchun. Shu tarzda ishlatiladigan polarimetrlar ham deyiladi saxarimetrlar va ular boshqa dasturlarda qo'llanilgandan farq qiladigan ma'lum bir o'lchovdan foydalanadilar: DZ shkalasi.

- Shuningdek, oziq-ovqat texnologiyasida namunadagi kraxmal tarkibini topish uchun foydalaniladi.
- astrofizikada polarimetriya yulduzlardagi yorug'likning qutblanishini tahlil qilish va astronomik muhitda mavjud bo'lgan magnit maydonlarni va ularning yulduzlar dinamikasidagi rolini o'rganish uchun ishlatiladi.
- Polarimetriya ko'z kasalliklarini aniqlashda foydalidir.
- Yuqori kontrastli suratga olish tufayli ochiq dengizdagi kemalarni, okean o'rtalarida yoki quruqlikdagi ifloslanish joylarini kuzatish uchun sun'iy yo'ldosh orqali masofadan zondlash moslamalarida.
- Kimyo sanoati bir-biridan farqlash uchun polarimetriyadan foydalanadi optik izomerlar. Ushbu moddalar bir xil kimyoviy xususiyatlarga ega, chunki ularning molekulalari bir xil tarkib va ​​tuzilishga ega, ammo biri ikkinchisining ko'zgusidir.
Optik izomerlar nurni qutblanish usuli bilan farq qiladi (enantiomerlar): izomeraning biri chapga (chapga), ikkinchisi o'ngga (o'ngga) har doim kuzatuvchi nuqtai nazaridan shunday qiladi.
Adabiyotlar
AGS Analitik. Polarimetr nima uchun? Qayta tiklandi: agsanalitica.com.
Chang, R. kimyo. 2013. o'n birinchi nashr. McGraw tepaligi.
Gavira, J. Polarimetriya. Qayta tiklandi: triplenlace.com.
Ilmiy asboblar. Polarimetrlar. Qayta tiklandi: uv.es.
Valensiya politexnika universiteti. Polarimetriyani qo'llash shakarning tozaligini aniqlash. Qayta tiklandi: riunet.upv.es.