Phân cực kế là thiết bị dùng để xác định hướng phân cực của ánh sáng hoặc độ quay của chất hoạt tính quang học. Nhà vật lý Francois Jean Dominique Arago đã có một khám phá về thạch anh, chất rất quan trọng đối với phép đo phân cực. Arago cắt một tinh thể thạch anh vuông góc với trục tinh thể và nhìn thấy sự quay của ánh sáng phân cực tuyến tính trên tinh thể thạch anh đã cắt.
Nhà khoa học Jean Baptiste Biot quan sát thấy chuyển động quay của trục phân cực cũng tồn tại trong một số chất lỏng và khí của các chất hữu cơ. Niềm tin của ông: hoạt động quang học theo một cách nào đó có liên quan đến cấu trúc của hợp chất hóa học.
Nhà hóa học Louis Pasteur tiếp tục công việc của Biot bằng cách nghiên cứu hoạt động quang học của các dạng tinh thể với một số muối của axit tartaric và racemic bằng máy đo phân cực. Ông nhận ra rằng có bốn đồng phân khác nhau: đồng phân D (-) 17 ngược chiều kim đồng hồ, đồng phân L (+) 16 theo chiều kim đồng hồ, được gọi là đồng phân racemic và một đồng phân gọi là axit meso-tartaric 18. Hình dạng meso không quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực. Với nhận thức này, ông đã đặt nền móng cho sự phát triển của phép đo phân cực.
Phụ lục bài viết
Sự phân cực, một tính chất quan trọng của ánh sáng
Sự phân cực của ánh sáng mặt trời trong bầu khí quyển Trái đất là vô hình đối với con người. Đối với một số côn trùng, chẳng hạn như châu chấu, ong và kiến, nó có thể cảm nhận được. Ong và các loài côn trùng khác sử dụng nó như một công cụ hỗ trợ điều hướng. Chúng thay đổi hướng bay tùy thuộc vào độ phân cực của ánh sáng tới.
Một loài bướm nhiệt đới thậm chí còn phản chiếu ánh sáng phân cực bằng đôi cánh của nó theo những kiểu nhất định. “Đèn hiệu” phân cực này thu hút con cái đến giao phối. Hiện tượng phân cực được ẩn giấu khỏi con người chúng ta. Chúng ta phải sử dụng các dụng cụ vật lý để quan sát hiệu ứng phân cực.
Bộ lọc phân cực và mặt phẳng dao động của ánh sáng
Ánh sáng xung quanh chúng ta không bị phân cực. Điều này có nghĩa là mỗi sóng ánh sáng dao động ngẫu nhiên theo một hướng không gian. Để chuyển đổi ánh sáng không phân cực thành ánh sáng phân cực, người ta sử dụng các bộ lọc phân cực. Máy đo phân cực cũng vậy.
Bộ lọc phân cực chỉ truyền ánh sáng theo một hướng phân cực nhất định và triệt tiêu ánh sáng của các hướng phân cực khác. Ánh sáng đi qua bộ lọc phân cực gọi là phân cực. |
Khi ánh sáng phân cực đi qua bộ lọc thứ hai đặt song song với bộ lọc thứ nhất, mặt phẳng dao động được duy trì và ánh sáng truyền tới màn hình. Nếu bộ lọc thứ hai quay 90°, nó sẽ triệt tiêu chùm ánh sáng phân cực; màn hình phía sau nó vẫn tối. |
Một thử nghiệm cá nhân
Hiệu ứng rất đẹp sẽ được nhìn thấy khi bạn xoay kính 3D hoặc kính phân cực trước màn hình máy tính LCD. Ở một góc quay nhất định, độ trong suốt sẽ biến mất. Nếu xoay kính xa hơn, đánh giá sẽ xuất hiện trở lại. Hãy thử nó …
Làm thế nào để đo bằng phân cực kế?
Các chất hoạt tính quang học làm thay đổi hướng phân cực của sóng ánh sáng. Hoạt tính quang học là các chất bất đối xứng có hệ thống phân tử có kết quả bất đối xứng là thuận tay.
Những chất bất đối này có một cặp hình ảnh phản chiếu không thể xếp chồng lên nhau. Ví dụ về môi trường hoạt động quang học là đường, axit lactic, thạch anh, canxit và natri clorat.
Nếu một ống không có chất hoạt tính quang học được đặt giữa hai bộ lọc phân cực song song thì mặt phẳng dao động được giữ lại. Ánh sáng sẽ hiển thị trên màn hình ở cuối. |
… Hoạt động của một chất hoạt tính quang học có tác dụng sau: ánh sáng ở phía sau màn hình trở nên khó nhìn thấy hơn nhiều. Điều này xảy ra vì mặt phẳng dao động của ánh sáng đã bị thay đổi. Nguyên nhân: dung dịch đường là chất có hoạt tính quang học, có chiều phân cực quay. Góc quay phụ thuộc vào độ dài đường đi trong dung dịch và nồng độ của dung dịch và nó cũng phụ thuộc vào loại đường. |
Nếu ống chứa đầy đường cát (sucrose), góc quay là hướng quay (theo chiều kim đồng hồ). |
Nếu ống chứa đầy fructose nguyên chất, góc quay là hướng lên (ngược chiều kim đồng hồ). |
Một ví dụ khác: theo chiều kim đồng hồ – và axit lactic ngược chiều kim đồng hồ
Axit lactic khác nhau về cách sắp xếp không gian của nhóm OH trên nguyên tử cacbon trung tâm. Biểu tượng phần tử đưa ra các tuyên bố về sự sắp xếp không gian chứ không phải về góc quay theo chiều kim đồng hồ (+) hoặc ngược chiều kim đồng hồ (-). Thông tin này được lấy từ (+) và (-).
Một ví dụ: Trong trường hợp axit lactic L(+) theo chiều kim đồng hồ, nhóm OH nằm ở bên trái (L trong tiếng Hy Lạp laevo = trái). Trong trường hợp axit lactic D(-) ngược chiều kim đồng hồ, nhóm OH ở bên phải (D cho tiếng Hy Lạp dextro = bên phải).
Dưa bắp cải và các sản phẩm từ sữa tự nhiên rất giàu axit lactic và axit lactic quay theo chiều kim đồng hồ. Axit lactic quay ngược chiều kim đồng hồ được tạo ra bởi các sản phẩm trao đổi chất của một số vi trùng đường ruột. Thông thường, cơ thể chúng ta hầu như chỉ xoay theo chiều kim đồng hồ của axit lactic.
Trong khi chúng ta có một loại enzyme đặc hiệu cho L (+) – axit lactic gây thoái hóa nhanh chóng thì axit lactic ngược chiều kim đồng hồ chỉ được chuyển hóa chậm. Vì lý do này, trẻ sơ sinh không nên tiêu thụ axit lactic ngược chiều kim đồng hồ trong 12 tháng đầu đời. Ruột chưa trưởng thành của chúng đang bị quá tải bởi sự thoái hóa.
Tầm quan trọng của ngành dược phẩm
Nhiều tác nhân dược lý chính có hoạt tính quang học, do tính chất đối xứng của chúng và hiện diện dưới dạng chất đồng phân đối ảnh. Các chất đồng phân đối ảnh (có thể so sánh với tay trái và tay phải) thường chỉ khác nhau một chút về tính chất vật lý của chúng, chẳng hạn như mật độ hoặc chiết suất.
Chúng khó có thể được phân biệt và phân tách theo cách này, ngay cả khi sử dụng HPLC (phương pháp sắc ký lỏng). Tất cả những yếu tố này càng làm cho sự khác biệt về khả năng phản ứng với enzyme và các đặc điểm cảm quan, chẳng hạn như mùi và vị hoặc tác dụng sinh lý của thuốc trở nên quan trọng hơn.
Một ví dụ nổi bật ở đây là thalidomide: Chất này có trong thuốc ngủ dưới dạng racemate (tỷ lệ đối hình 1:1). Một trong những chất đối kháng có tác dụng gây quái thai, tức là khi sử dụng, nó sẽ gây dị tật phôi thai trong thai kỳ. Điều này chứng tỏ rõ ràng và ấn tượng rằng việc phân tích có tính chọn lọc cao về chuyển động quay quang học có thể có một vai trò then chốt trong ngành dược phẩm.
Chính xác phân cực kế được đo những gì?
Máy đo phân cực đo hướng và mức độ quay của mặt phẳng phân cực. Tùy thuộc vào loại thiết bị, máy phân tích được xoay bằng tay hoặc tự động cho đến khi cường độ ánh sáng tối đa chiếu vào máy dò. Máy đo phân cực là toàn bộ nguồn sáng, máy phân cực, ống phân cực kế, máy phân tích và máy dò. |
Trong lĩnh vực công nghiệp và trong các phòng thí nghiệm có số lượng phép đo lớn, máy đo phân cực kỹ thuật số được sử dụng. Máy phân tích và máy dò được điều khiển tự động, điện tử trong các thiết bị này. Thời gian đo ngắn vài giây cho mỗi lần đo và giao diện máy tính cho phép thực hiện nhiều loạt phép đo. |
Điều gì ảnh hưởng đến việc đo lường?
Trong phép đo phân cực, góc quay cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử, độ tinh khiết và nồng độ của chất hoạt tính quang học và đôi khi bạn nhận được thông tin về dung môi được sử dụng.
Hoạt động quang học cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, bước sóng của ánh sáng và độ dài của đường quang – đường đi của ánh sáng qua một chất hoạt tính quang học càng dài thì góc quay càng lớn.
Ngoài ra, nồng độ của chất và loại dung môi rất quan trọng đối với phép đo. Các biến này rất quan trọng để xác định chính xác góc quay.
Ứng dụng phân cực kế
Góc quay cho phép bạn xác định rõ danh tính và chất lượng của các chất cũng như nồng độ của chúng trong hỗn hợp. Nó cũng có thể chỉ ra tiến trình của phản ứng và chuyển đổi. Máy đo phân cực được sử dụng trong nhiều ứng dụng – từ việc xác định độ tinh khiết và nồng độ của các thành phần trong dược phẩm đến kiểm tra độ chín của các sản phẩm văn hóa nông nghiệp đến đo hàm lượng đường trong đồ uống và kẹo.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Tìm hiểu về máy đóng pin máy khoan
