Was ist ein Polarimeter?

Ein Polarimeter ist ein wissenschaftliches Instrument zur Messung der Lichtmenge, die an einem bestimmten Punkt empfangen wird. Dies hängt davon ab, welche Richtung oder Polarisation die verschiedenen Lichtwellen haben können, wenn sie die Quelle erreichen. Der Prozess der Polarisation von Licht wurde erstmals 1808 von Etienne-Louis Malus, einem französischen Physiker, entdeckt, während Jean-Baptiste Biot, ein anderer französischer Physiker, 1816 eines der ersten funktionellen Polarimeter zur Messung des Effekts entwickelte bis Mitte des 1800. Jahrhunderts kontinuierlich verfeinert, als sie bis ins späte 20. Die Weiterentwicklung des Polarimeterdesigns ab den 1980er Jahren hat zu digitalen Polarimetern und automatischen Polarimetern geführt, die computergesteuert sind und elektronische Anzeigen haben.

Da ein Polarimeter die Brechung oder Krümmung von Licht durch ein Medium misst, handelt es sich hauptsächlich um chemische und physikalische Instrumente. Die zur Messung des Effekts verwendeten Proben müssen teilweise transparent sein. Sie haben eine Vielzahl von Formen und Größen, aber das Grundprinzip ist das gleiche. Ein Strahl aus unpolarisiertem Licht wird von Spiegeln reflektiert und dabei durch feste Kristalle oder transparente flüssige Proben gebrochen, die ihn in polarisiertes Licht aufbrechen.

Da Lichtwellen in einem einfachen Polarimeter polarisiert werden, werden sie durch eine Röhre mit einem Durchmesser von 4 Zentimetern geleitet, die die zu untersuchende Chemikalie enthält. Wenn die Verbindung polarisierende Eigenschaften hat, nimmt die Helligkeit des Lichts ab, wenn sich sein Austrittswinkel aus der Röhre ändert. Dieser Winkel wird dann durch Drehen der Achse des Analysators am Ende des Röhrchens bestimmt. Wird die Winkeländerung als positiv oder nach rechts betrachtet, wird sie als rechtsdrehend bezeichnet, und wenn sie nach links verläuft, wird sie als linksdrehend bezeichnet. Die Größe des Drehwinkels wird sowohl von der Länge der Röhre als auch von der Art und Konzentration der vom Licht durchströmten Verbindung, dem sogenannten Enantiomer, bestimmt.

Bei Anwendungen mit feiner Toleranz, wie der Augenheilkunde, wird das Laserpolarimeter oder optische Polarimeter in ein Ophthalmoskop eingebaut und verwendet einen Nahinfrarotlaser, um die Fähigkeit der Hornhaut zu bestimmen, polarisiertes Licht zu kompensieren. Dies ist nützlich, um solche degenerativen Augenerkrankungen wie Glaukom zu verfolgen. Die Ergebnisse werden dann mit statistischer Software analysiert, um zu versuchen, das Einsetzen des Glaukoms vorherzusagen, bevor beim Patienten körperliche Symptome auftreten.

Da viele Verbindungen eine Rotation des durch sie hindurchtretenden Lichts aufweisen, hat das Polarimeter ein breites Anwendungsspektrum in der Pharma-, Lebensmittel- und chemischen Industrie im Allgemeinen. Sie werden routinemäßig verwendet, um den Reinheitsgrad von Medikamenten wie Antibiotika, die Konzentrationen von Zuckermolekülen und Aromen in verschiedenen hergestellten Lebensmitteln zu bestimmen und um Polymerkonzentrationen in der Kunststoffindustrie zu bestimmen.