آنچه در این مقاله می‌خوانید
پلاریمتر یا قطبش سنج، یک ابزار علمی آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری زاویه چرخش نور قطبیده در حین عبور از یک ماده فعال نوری استفاده می شود.
پلاریمتر های اندازه گیری نمونه در برهمکنش نور-ماده استفاده می شوند که در آن یک پرتو فرودی می تواند از نمونه عبور، منعکس، پراشیده یا پراکنده شود.
پلاریمتر (قطبش سنج) برای تعیین رابطه بین حالت های پلاریزاسیون پرتوهای فرودی و خروجی یک سیستم به کار می روند.
پلاریمتر ها معمولاً از یک مولد پلاریزاسیون متشکل از تمام عناصر مورد نیاز برای تولید پرتوی با حالت قطبش مشخص و یک تحلیلگر پلاریزاسیون برای ایجاد قطبیدگی خاص در پرتو نور خروجی تشکیل شده اند.
در این مقاله با ما همراه باشید تا در مورد اصول عملکردی، ساختمان و کاربردهای انواع پلاریمتر بیشتر آشنا شویم.
پیش از آشنایی با ساختمان و عملکرد یک پلاریمتر، بهتر است که اطلاعاتی در مورد اصول فیزیکی قطبش اپتیکی داشته باشیم.
قطبش نوری به جهت گیری ارتعاشات یک موج الکترومغناطیسی اشاره دارد. هنگامی که ارتعاشات بیشتر در یک جهت باشد، اصطلاحاً گفته می شود که نور قطبی شده است.
قطبش نوری
در مورد امواج عرضی، که جهت نوسان بر جهت حرکت موج عمود است، قطبش یا پلاریزاسیون جهت هندسی نوسانات را مشخص می کند.
در امواج طولی (مانند امواج صوتی حاصل از مایعات یا گازها)، جابجایی ذرات در طول نوسان همیشه در جهت انتشار است و این امواج قطبی شدگی را نشان نمی دهند.
یک موج الکترومغناطیسی (مانند نور) از میدان های الکتریکی نوسانی و میدان مغناطیسی تشکیل شده است که همواره بر یکدیگر عمود هستند. طبق قرارداد، “قطبی شدگی” امواج الکترومغناطیسی به جهت میدان الکتریکی اشاره دارد.
در قطبش خطی، میدان ها در یک جهت واحد نوسان می کنند.
قطبش خطی
در قطبش دایره ای یا بیضوی، میدان ها با سرعت ثابتی در یک صفحه در جهت حرکت موج در جهت راست یا چپ می چرخند.
قطبش کروی
تابش نوری حاصل از بسیاری از منابع (مانند خورشید، شعله های آتش و لامپ های رشته ای عمومی) از زنجیره ای از امواج کوتاه و با ترکیبی برابر از قطبش ها تشکیل شده اند.
نور پلاریزه را می توان با عبور نور غیرقطبی از یک پلارایزر تولید کرد که به امواجی با یک قطبش اجازه عبور می دهد.
نور غیر قطبیده
مواد فعال نوری، که به عنوان مواد کایرال نیز شناخته می شوند، یک ویژگی منحصر به فرد و شگفت انگیز دارند:
آنها می توانند صفحه نور پلاریزه را هنگام عبور از خود بچرخانند. این پدیده به دلیل توزیع نابرابر اتم ها در اطراف یک مرکز کایرال رخ می دهد.
عملکرد مواد فعال اپتیکی در پلاریمتر
مولکول های کایرال، مولکول هایی هستند که نمی توان آنها را مانند دست چپ و راست روی تصاویر آینه ای خود قرار داد و این ویژگی است که مسئول تعامل منحصر به فرد آنها با نور است.
یک اتم کربن را فرض کنید که چهار گروه اتم مختلف به آن متصل شده است. بسته به جهت گیری این چهار گروه مختلف در مورد کربن کایرال، این ترکیب ممکن است نور پلاریزه شده صفحه را به چپ یا راست بچرخاند.
مولکول های کایرال
بسیاری از ترکیبات شیمیایی می توانند در بیش از یک شکل فعال نوری وجود داشته باشند، به طوری که هر شکل یا ایزومر آنها قادر خواهد بود صفحه نور قطبی شده را با مقدار مشخصه آن ایزومر بچرخاند.
قطبش سنج در اواسط قرن نوزدهم توسط دانشمند فرانسوی آگوستین ژان فرزنل (Augustin-Jean Fresnel) ساخته شد که نقش قابل توجهی در زمینه اپتیک داشت.
فرزنل به خاطر کارش بر روی تئوری موج نور و اختراع لنز فرنل که به طور گسترده در فانوس های دریایی، دوربین ها و سایر دستگاه های نوری استفاده می شود، مشهور است.
به طور خلاصه، عملکرد کلی یک پلاریمتر شامل موارد زیر می باشد:
بهترین روش این است که تحلیلگر را در موقعیتی بچرخانیم که انتقال توان نوری در آن حداقل باشد و جهت گیری زاویه ای را در جایی که این شرط برقرار است، ثبت کنیم.
عملکرد کلی یک پلاریمتر
اندازه گیری باید برای طول سلول مورد استفاده و غلظت محلول اصلاح شود. مقایسه چرخش مشاهده شده اصلاح شده با مقادیر منتشر شده می تواند به شناسایی یک ترکیب ناشناخته کمک کند.
اگر منبع نور مورد استفاده خودش نور پلاریزه خطی ساطع می کند، بنابراین وجود اولین پلاریزه کننده ضروری نیست. به عنوان مثال، منبع نور انواع مختلف لیزر باشد.
با این حال، برای به دست آوردن درجه بالایی از قابلیت اطمینان از قطبش خطی، پلاریزه کننده همچنان با یک جهت کاملاً تعریف شده استفاده شود.
دو فیلتر پلاریزه دارند که به گونه ای قرار گرفته اند که نوری از ترکیب عبور نکند. با چرخاندن یکی از فیلترها برای تغییر موقعیت تاریک، می توان میزان چرخش وارد شده توسط نمونه را اندازه گیری کرد.
تکنیک نیم سایه به کار رفته در قطبش سنج، گسترش تحقیقات فرزنل در مورد پلاریزاسیون و تداخل نور است که امکان اندازه گیری دقیق و حساس تر چرخش نوری را فراهم می کند.
این تکنیک میدان دید را به دو نیمه تقسیم می کند. یک نیمه توسط نور قطبی روشن می شود، در حالی که نیمه دیگر تاریک می ماند.
یک پلاریمتر نیمه سایه (معمولاً از دو صفحه گوه ای شکل با خواص قطبش متفاوت، معمولاً یک صفحه کوارتز و یک صفحه شیشه ای) این اثر را به دست می آورد.
هنگامی که صفحه قطبش نور ورودی با مرز بین دو صفحه همسو می شود، میدان دید به طور یکنواخت روشن می شود.
ساختار تحلیلگر پلاریمتر نیم سایه لوران
در این نوع پلاریمتر، از گوه کوارتز به جای آنالایزر چرخشی استفاده می شود و هدف اصلی آن معرفی یک تفاوت مسیر نوری کنترل شده برای آنالیز مواد دو شکستی است.
انکسار دوگانه (پدیده دو شکستی) به خاصیت نوری مواد خاصی اشاره دارد که در آن ضریب شکست به قطبش و جهت انتشار نور بستگی دارد.
پدیده دو شکستی یا انکسار دوگانه
گوه کوارتز یک جبران کننده ساده و نیمه کمی است که در اطراف یک بلوک کریستالی از برش کوارتز زاویه دار طراحی شده است، به طوری که محور نوری کوارتز موازی یا عمود بر لبه کریستال دوشکست کننده جهت گیری می کند.
تفاوت مسیر نوری بین جبهه های موج سریع و آهسته قطبی شده متعامد که از گوه عبور می کنند، تابع متغیر پیوسته ای از ضخامت است.
این نوع از پلاریمتر ها دارای محدوده مؤثر مرتبه 4 (تقریباً 500 تا 2000 نانومتر) است و معمولاً برای اندازه گیری تأخیر کیفی نمونه های پتروگرافی (مقاطع نازک سنگ و نمونه های معدنی) استفاده می شود.
آنها همچنین برای تعیین جهت ناهمسانگردی (جهت گیری محورهای سریع و کند کریستالی) در نمونه های دوشکست که مقدار تأخیر آنها در محدوده گوه قرار می گیرد نیز مفید هستند.
پلاریمتری یک روش حساس و غیر مخرب برای اندازه گیری فعالیت نوری این ترکیبات معدنی و آلی است.
چشم انسان نمی تواند تشخیص دهد که آیا نور قطبی شده است، اما اثرات قطبش را می توان با استفاده از فیلترهای پلاریزه مشاهده کرد.
به طور خلاصه، پلاریمتر میزان برهمکنش یک ماده با نور پلاریزه شده و اینکه آیا نور پلاریزه شده صفحه را به سمت چپ، به راست می چرخاند یا اصلاً نمی چرخاند را اندازه گیری می کند.
پلاریمترها به ما کمک می کنند تا خواص نوری مواد و توانایی آنها در چرخش نور پلاریزه را درک کنیم. آنها در شیمی، داروسازی و سایر زمینه های علمی کاربرد دارند. 🌟
مقالات منتشر شده در ساعاتی قبل
The next time I read a blog, I hope that it doesnt disappoint me as much as this one. I mean, I know it was my choice to read, but I actually thought youd have something interesting to say. All I hear is a bunch of whining about something that you could fix if you werent too busy looking for attention.
Normally I don’t read article on blogs, but I wish to say that this write-up very forced me to try and do so! Your writing style has been surprised me. Thanks, quite nice post.
I think this is one of the most important info for me. And i’m glad reading your article. But wanna remark on some general things, The website style is perfect, the articles is really excellent : D. Good job, cheers
Everything is very open and very clear explanation of issues. was truly information. Your website is very useful. Thanks for sharing.
What i do not realize is in truth how you’re no longer really much more well-appreciated than you may be right now. You’re very intelligent. You realize thus considerably with regards to this subject, produced me individually believe it from a lot of various angles. Its like men and women aren’t interested except it is something to accomplish with Woman gaga! Your personal stuffs outstanding. Always care for it up!
Great line up. We will be linking to this great article on our site. Keep up the good writing.
I love it when people come together and share opinions, great blog, keep it up.
I wish to show my love for your generosity giving support to all those that require assistance with this one niche. Your personal commitment to passing the message all through came to be astonishingly powerful and have regularly permitted folks like me to realize their objectives. Your own important publication denotes this much to me and even further to my office workers. Many thanks; from each one of us.
Thanks for helping out, fantastic information. “A man will fight harder for his interests than for his rights.” by Napoleon Bonaparte.
Does your site have a contact page? I’m having trouble locating it but, I’d like to shoot you an email. I’ve got some suggestions for your blog you might be interested in hearing. Either way, great website and I look forward to seeing it expand over time.
Once I initially commented I clicked the -Notify me when new comments are added- checkbox and now each time a remark is added I get 4 emails with the same comment. Is there any means you may remove me from that service? Thanks!
Thanks for a marvelous posting! I certainly enjoyed reading it, you may be a great author.I will always bookmark your blog and definitely will come back sometime soon. I want to encourage you to continue your great work, have a nice weekend!
Hey there! Quick question that’s entirely off topic. Do you know how to make your site mobile friendly? My blog looks weird when viewing from my apple iphone. I’m trying to find a theme or plugin that might be able to resolve this issue. If you have any suggestions, please share. Cheers!
Those are yours alright! . We at least need to get these people stealing images to start blogging! They probably just did a image search and grabbed them. They look good though!
Today, I went to the beach front with my children. I found a sea shell and gave it to my 4 year old daughter and said “You can hear the ocean if you put this to your ear.” She put the shell to her ear and screamed. There was a hermit crab inside and it pinched her ear. She never wants to go back! LoL I know this is completely off topic but I had to tell someone!
I in addition to my friends were actually studying the good tips and tricks from your web page and so all of the sudden I had a horrible feeling I never expressed respect to the site owner for them. My guys came for this reason happy to study all of them and have in effect unquestionably been using these things. We appreciate you being really considerate and then for going for this sort of great resources most people are really desperate to be informed on. My personal honest regret for not expressing gratitude to earlier.
Perfectly pent content, Really enjoyed looking at.
Hi! Would you mind if I share your blog with my myspace group? There’s a lot of people that I think would really appreciate your content. Please let me know. Thanks
Howdy! Quick question that’s completely off topic. Do you know how to make your site mobile friendly? My site looks weird when viewing from my iphone. I’m trying to find a template or plugin that might be able to resolve this problem. If you have any suggestions, please share. Many thanks!
I was just searching for this info for some time. After 6 hours of continuous Googleing, at last I got it in your web site. I wonder what is the lack of Google strategy that do not rank this type of informative web sites in top of the list. Usually the top websites are full of garbage.
The next time I read a blog, I hope that it doesnt disappoint me as much as this one. I mean, I know it was my choice to read, but I actually thought youd have something interesting to say. All I hear is a bunch of whining about something that you could fix if you werent too busy looking for attention.
This really answered my problem, thank you!
My husband and i got now more than happy that Edward could complete his preliminary research through the entire precious recommendations he had using your weblog. It is now and again perplexing just to find yourself making a gift of thoughts which often other people could have been making money from. And we all acknowledge we need you to appreciate for this. These illustrations you made, the simple web site navigation, the friendships your site give support to create – it is mostly astounding, and it’s really letting our son in addition to our family do think the situation is brilliant, and that’s extremely mandatory. Many thanks for all!