Determinare concentrației unei soluții optic active prin metoda polarimetrică

Scopul lucrarii :

Determinarea concentratiei unei solutii optic active, cu ajutorul unui polarimetru, prin masurarea unghiului cu care substanta roteste planul luminii polarizate, unghi direct proportional cu concentratia acesteia in solutie.

Princpiul lucrarii :

Unda este o perturbatie a unei stari de echilibru, care se deplaseaza sau se propaga in timp dintr-o regiune a spatiului in alta. In functie de directia de oscilatie a particulelor fata de directia de propagare a undei, distingem unde transversale (directii perpendiculare ) si unde longitudinale ( directiii paralele). Unda luminoasa este o unda transversala, in timp ce unda sonora este o unda longitudinala.

Fenomenele de interferenta si difractie se pot produce cu orice fel de unde, cum ar fi undele sonore sau undele formate la suprafata unui lichid. Efectele de polarizare depind de caracterul transversal al undelor luminoase. Aceste efecte pot fi observate numai la undele transversale si nu pot fi reproduse de undele longitudinale.

Moleculele din care sunt compuse sursele de lumina radiaza unde luminoase. Particulele incarcate electric din molecule castiga energie prin diferite procese, energie pe care o radiza sub forma de unde electromagnetica, cu lungimi de unda, λ, mici (450 nm < λ < 750 nm). Aceste molecule au orientari aleatoare, iar unda luminoasa este rezultatul suprapunerii acestor unde emise de ele. Unda luminoasa transversala are o componenta magnetica si una electrica, oscilatiile acestor vectori facandu-se perpendicular de directia de inaintare a undei.

Fig. Reprezentarea undei electromagnetice transversale

In lumina naturala, aceste oscilatii se efectueaza in toate directiile perpendiculare pe raza ( in orice azimut). Daca, prin anumite metode, anumite directii de oscilatie sunt indepartate, spunem ca lumina este partial polarizata. In cazul in care oscilatiile se efectueaza pe o singura directie, intr-un singur plan care contine, desigur, si vectorul viteza al undei luminoase, spunem ca lumina este partial polarizata liniar (oscilatii intr-un singur azimut).

Exista mai multe metode prin care vibratiile intr-o singura directie particulara pot fi selectionate in intregime sau in parte, dintr-un fascicul de lumina naturala :

- Reflexia – cand lumina naturala cade pe o suprafata dielectrica reflectatoare, s-a constatat ca exista o directie preferentiala a acelor unde in care vectorul electric este perpendicular pe planul de incidenta (planul care contine raza incidenta si normala la suprafata); in cazul incidentei normale toate directiile de polarizare sunt reflectate in mod egal; la un anumit unghi de incidenta cunoscut sub numele de unghi de polarizare totala sau unghiul Brewster, nu se reflecta decat lumina al carei vector electric este perpendicular pe planul de incidenta ; pentru acest unghi raza reflectata si cea refractata sunt perpendiculare. Pentru unghiul Brewster este valabila relatia :