Versuch 14/1: Polarisationsapparat

Für die spezifische Drehung der Saccharose ergibt sich:
α =[α] · l · q
[α] =
a) für eine Saccharosekonzentration q 1 =0, 26 g
cm 3
Behälters von l = 20 cm):
36, 8 ◦
[α] =
20 cm · 0, 26 g =7, 1 ◦·cm2
g
cm 3
α
l · q
ist ᾱ = 36, 8 ◦ und damit gilt (bei einer Länge des
b) für eine Saccharosekonzentration q 2 =0, 09 g ist ᾱ = 15, 2 ◦ und damit gilt :
cm
15, 2 ◦
3
[α] =
20 cm · 0, 09 g =8, 4 ◦·cm2
g
cm 3
c) für eine Saccharosekonzentration q 3 =0, 03 g ist ᾱ =7, 2 ◦ und damit gilt :
cm
7, 2 ◦
3
[α] =
20 cm · 0, 03 g = 12 ◦·cm2
g
cm 3
4 Diskussion
Tabelle 1 zeigt die Winkelstellungen des Analysators bei denen sich das Gesichtsfeld verdunkelt. Bei
genau zwei Stellungen trat dies ein, da das Licht bei gekreuzter Stellung nicht hindurch scheinen kann,
also bei α und bei α + 180 ◦ .
In den Versuchen sollte gezeigt werden, dass es einen linearen Zusammenhang zwischen Dicke bzw.
Konzentration und Drehwinkel gibt. In Diagramm 1 ist erkennbar, dass der Drehwinkel mit der Dicke
l des Quarzkristalls steigt, d.h. je länger der Weg ist, den das Licht durch das Medium hinter sich legen
muss, umso stärker wird es gedreht. Ähnliches gilt auch für die Messungen an Zucker. Wie in Diagramm
2 zu sehen ist, steigt der Drehwinkel mit der Konzentration der Lösung. Mit der Konzentration steigt
wiederum die Anzahl der optisch aktiven Saccharosemoleküle, sodass die Lichtwellen stärker abgelenkt
werden. Diese Abhängigkeit ist also nachgewiesen.
Außerdem ist bei beiden Versuchen erkennbar, dass der Drehwinkel auch von der Farbe des Lichtes
abhängt. Je kleiner die Wellenlänge ist, desto höher ist der Drehwinkel. So ist zu erklären, dass das blaue
Licht am stärksten abgelenkt wird, das rote Licht am wenigsten. Da das gelbe Spektrum zwischen den
beiden anderen liegt, liegt der Drehwinkel hier auch dazwischen. Beim Auftreffen auf die optisch aktiven
Medien ändert sich die Wellenlänge λ der Lichtwellen, sie wird kürzer. Je kürzer die Wellenlänge ist,
desto länger ist der Weg, den die Photonen durch das Medium nehmen müssen. Sie treffen auf wesentlich
mehr optisch aktive Moleküle, sodass sich der Dreheffekt verstärkt. Am stärksten ausgeprägt ist das
bei den kurzen Wellenlängen des blauen Lichts: Der Weg ist hier generell schon länger als bei höheren
Wellenlängen und dieser Effekt wird durch das optische Medium noch verstärkt.
Literatur
[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Polarisiertes_Licht, 26.4.2010, 19:20 Uhr
[2] Lon-CAPA „Polarisierung von Licht“
[3] Trautwein, "Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten", 7. Auflage, 2008, de Gruyter
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