Radiazione Elettromagnetica
Modello classico ad onda sinusoidale
La radiazione elettromagnetica è
composta da onde elettromagnetiche,
consistenti, cioè, nell'oscillazione
concertata di un campo elettrico e di un
campo magnetico. Queste onde si
propagano in direzione ortogonale a
quella di oscillazione
Luce emessa da
una lampadina
Luce monocromatica
Laser
Polarizzazione
Rispetto a un'onda acustica o a un'onda marina,
elettromagnetica presenta un'ulteriore caratteristica:
l'onda
la polarizzazione.
Il vettore campo elettrico (così come il vettore campo magnetico) di
un'onda oscilla sempre nella stessa direzione.
Il piano individuato dalla
direzione di oscillazione del campo
elettrico e dalla direzione di propagazione
dell’onda è il suo
piano di
polarizzazione.
Polarizzazione
•Il vettore campo elettrico E mantiene costante la sua direzione
(perpendicolare alla direzione di propagazione).
•L’ampiezza del vettore E varia in modo sinusoidale (nel tempo
e lungo la direzione di propagazione).
Radiazione non polarizzata
Le sorgenti più comuni (sole, lampadine)
emettono onde in cui il piano di
polarizzazione è orientato in modo casuale
attorno alla direzione di propagazione: la
radiazione è non polarizzata.
Polarizzazione Lineare
Se tutte le onde che costituiscono la
radiazione hanno la stessa direzione di
oscillazione del campo elettrico (stesso piano di
polarizzazione), la radiazione è polarizzata
linearmente.
Polarizzazione Lineare
Polarizzazione lineare
lungo l’asse y
Polarizzazione lineare
lungo l’asse x
In queste e nelle successive
animazioni viene mostrato il solo
campo
elettrico;
il
campo
magnetico è perpendicolare a
quello elettrico e alla direzione di
propagazione dell’onda
Polarizzatore
Polarizzatore
Per spiegare come avviene la polarizzazione della luce si può
fare il seguente esempio del cancello e grata metallica.
scuotendo la corda per creare un’onda questa attraversa il cancello solo
se l’onda giace su un piano parallelo alle inferriate del cancello.
Per spiegare il fenomeno considerando la luce come un insieme di raggi rettilinei, ho proposto di
pensare ai raggi della luce come ad un mazzo di spaghetti sparpagliati: se si lasciano cadere gli
spaghetti sopra una rete a cavi paralleli, questa sarà attraversata solo dagli spaghetti che sono
paralleli ai cavi
Polarizzatore
Per spiegare come avviene la polarizzazione della luce si può
fare il seguente esempio del cancello e grata metallica.
Polarizzatore
PolarizzatoreI filtri Polaroid sono materiali
plastici costituiti da molecole
allungate, allineate mediante
stiramento
Se la luce è polarizzata
perpendicolarmente alla direzione
della molecola, essa viene
totalmente trasmessa
Per qualsiasi altra direzione di
polarizzazione la luce è trasmessa,
ma con intensità minore rispetto
alla luce incidente.
Se la luce è polarizzata
parallelamente alla direzione della
molecola, essa viene totalmente
assorbita dalla molecola.
Polarizzatore
Sovrapponendo due filtri
polarizzatori e facendoli ruotare
l'uno rispetto all'altro si osserva
un graduale oscuramento.
Polarizzatore
una sostanza risulta OTTICAMENTE ATTIVA
se è in grado di ruotare il piano della luce
polarizzata
affinché la sostanza sia otticamente attiva, le
sue molecole devono presentare una
asimmetria nella loro struttura, tale da
ruotare il piano di polarizzazione della luce.
In particolare le sostanze otticamente attive
sono connesse ad una determinata proprietà
delle molecole: la chiralità
es. aminoacidi
una sostanza risulta OTTICAMENTE ATTIVA
se è in grado di ruotare il piano della luce
polarizzata
polarimetro
Quando un fascio di luce monocromatica linearmente polarizzata attraversa un
campione di sostanza chirale, il piano di polarizzazione della luce uscente dal
campione forma un angolo con quello della radiazione incidente. Tale angolo,
misurato in gradi, (positivo o negativo a seconda che la rotazione sia avvenuta in
senso orario, a destra, o in senso antiorario, a sinistra, rispetto ad un osservatore
verso cui si propaga l'onda) viene detto ROTAZIONE OTTICA. Esso dipende
dallo spessore attraversato e dalla quantità di materia ivi contenuta.
polarimetro
polarimetro
La luce ordinaria (di solito una radiazione monocromatica del sodio)
entra in un prisma polarizzante di Nicol (polarizzatore) e viene
convertita in luce polarizzata, che passa attraverso un tubo contenente
il campione per poi arrivare a un altro prisma di Nicol,
detto analizzatore.
polarimetro
All'interno del tubo portacampioni viene inserita una sostanza che
può fare ruotare il piano della luce polarizzata ed essere
quindi otticamente attiva(es. soluzione di acqua e zucchero,
trementina, soluzioni di carboidrati, proteine e steroidi). Se la sostanza
invece è otticamente inattiva (es. acqua, alcol), il piano della luce
polarizzata resta invariato.
polarimetro
Il prisma analizzatore può ruotare e quando è orientato a 90° rispetto al piano della
luce polarizzata, la luce non passa e il campo visivo dell'osservatore risulterà nero.
Con rotazioni intermedie tra 0° e 90° una certa frazione della luce sarà trasmessa sino
all'occhio dell'osservatore e cioè quella frazione che corrisponde alla componente del
vettore luminoso nel piano dell'analizzatore. Se il prisma analizzatore è orientato a 0°
rispetto al piano della luce polarizzata si ha il massimo valore della luce trasmessa.
Potere Rotatorio Specifico
λ= lunghezza d’onda (riga D del sodio, 598 nm)
T = temperatura in °C
α= angolo di rotazione osservata
c = concentrazione del campione in g/mL
l= lunghezza della cella (dm)
Potere Rotatorio Specifico
DETERMINAZIONE DELLA RELAZIONE ESISTENTE TRA POTERE
ROTATORIO E CONCENTRAZIONE DI SACCAROSIO IN SOLUZIONE
ACQUOSA.
Il saccarosio (o zucchero di canna) è un disaccaride composto da glucosio e fruttosio.
Gli animali non possono assorbire il saccarosio come tale, esso è reso disponibile
mediante l’enzima saccarasi (o invertasi) presente nelle cellule che rivestono l’intestino
tenue. Questo enzima catalizza l’idrolisi del saccarosio a D-glucosio e D-fruttosio che
sono facilmente assorbiti nel flusso ematico.
DETERMINAZIONE DELLA RELAZIONE ESISTENTE TRA POTERE
ROTATORIO E CONCENTRAZIONE DI SACCAROSIO IN SOLUZIONE
ACQUOSA.
Procedimento:
preparare una serie di matracci da 100cc contenenti quantità crescenti di saccarosio in
soluzione acquosa. Eseguire la misura della rotazione al polarimetro per ciascun
campione, riportare i dati in Excel e costruire il grafico corrispondente riportando nelle
ascisse i valori delle concentrazioni di saccarosio e nelle ordinate la rotazione (gradi).
I campioni di saccarosio dovranno avere le seguenti concentrazioni (g/ml): 0, 0.03, 0.06
0.09, 0.12, 0.15, 0.18
Polarizzatore Handmade
L'apparecchio riprodotto nelle immagini è stato realizzato usando del cartone dello
spessore di 2 mm, riciclato da una scatola che conteneva CD scrivibili. Sono stati
impiegati due filtri polarizzatori per fotografia del diametro di 55 mm, questi sono stati
montati su due dischi di cartone di 12 cm di diametro sui quali è stata incollata della carta
graduata che permette di valutare con una certa approssimazione gli angoli. Sempre in
cartone da 2 mm è stata realizzata la base nella quale sono state praticate due fessure che
sostengono i dischi porta-filtro permettendo di ruotarli con facilità.
Polarizzatore Handmade
Per ottenere migliori risultati nell'impiego dell'apparato è bene operare al buio usando
come fonte di luce un raggio sottile, ad esempio quello prodotto con una piccola torcia
elettrica, in questo modo si evitano le interferenze dovute alla luce proveniente di lato,
un'altra soluzione potrebbe essere quella di coprire lo spazio tra i due filtri in modo da
eliminare la luce che non è passata attraverso il primo filtro.
Polarizzatore Handmade
Per ottenere migliori risultati nell'impiego dell'apparato è bene operare al buio usando come
fonte di luce un raggio sottile, ad esempio quello prodotto con una piccola torcia elettrica, in
questo modo si evitano le interferenze dovute alla luce proveniente di lato, un'altra soluzione
potrebbe essere quella di coprire lo spazio tra i due filtri in modo da eliminare la luce che non
è passata attraverso il primo filtro.
Potete verificare il fenomeno ponendo tra i filtri una provetta contenente una soluzione
concentrata di zucchero.
Polarizzatore Handmade