Dextróz polárfényben

A cukoroldat optikailag igencsak aktív, a fény polarizációs síkját eltekergeti, ezért a keresztezett polárszűrők közé téve, a második polárszűrőn át ki tudja léptetni a fényt (kapcsolódik Malus úr törvénye). És mivel a csavargatás mértéke hullámhosszfüggő, ezért a kilépő fényben lesznek olyan komponensek, amik jobban ki tudnak lépni és olyanok amik kevésbé, tehát a kilépő fény szép színes lesz. 

Steve Mould videója némi magyarázatot ad a jelenségről. Az oldat (cukor)töménységének meghatározásához ilyen analizátort (is) használhatnak. Az elforgatás szögét megmérve, és ismerve az oldat a töménységét, a minta hosszát, stb., egy táblázat/skála segítségével meghatározható a töménység. Meghatározható lenne, ha lenne ilyen kalibrált felszerelésünk. Úgyhogy csak élvezzük a színeket. Dextróz következik, ami fogjuk rá, hogy glükóz:

Dextróz jobbra tekert polárszűrővel

Balra fent a dextrózoldat polarizálatlan fényben az összehasonlítás végett. Megvilágítás alulról. A megvilágítást polarizáljuk (egy polárszűrőt téve a fényforrásra, az edény alá) és a fényképezőgépre szintén egy polárszűrőt tettünk, amit 180 fokban körbeforgatunk jobbra (óra járásával megegyezően a fényképezőgép irányából nézve). tehát a cukoroldat két PL között szendvicsben van.

A középső felső képen a polárszűrők zárnak (90fok), fokozatosan nyitnak, majd a középső jobboldalinál teljesen nyitottak (0 fok), majd ismét zárnak (a jobboldali alsón majdnem teljesen zárt ismét a két szűrő). Elforgatási szögeket nem mértünk, csak érzésből forgattuk, ezzel a setuppal úgyse sokra mennénk. Mindenesetre az látszik, hogy jobbra forgatva, a zöldes szín előbb kékesbe vált, onnan lilába, vörösbe és a narancson át a sárga irányába visszazöldül mire újra zár a két polárszűrő. Na, most valami mást. Kb. 8 éve vásároltuk a fruktózt, valami gyúrós projekt miatt, legalább most hasznát veszem. 

Fruktóz, a fényképezőgép felőli PL-et szintén jobbra tekertük

Míg a dextróz jobbra csavarja a fényt, addig a fruktóz állítólag balra tekergeti (nem is kicsit).  Ezért, ha a polárszűrőt ugyanúgy óra járásába forgatjuk, mint a dextróz esetén, akkor a színek pont fordítva követik egymást. Ha ugyanolyan szín sorrendet szeretnénk, mint a dextróz esetében, akkor a fruktóznál a PL-et balra kell eltekerni, így:

Fruktóz, a fényképezőgép felőli PL-et szintén balra tekertük

Így már ugyanazt a szín-sorrendet kapjuk, mint a dextróz esetén jobbra tekert polárszűrővel. Fölösleges a két oldat töménységén és színein  rugózni, nem méregettük a cukrokat, csak mint a konyhán szokás, amennyit felvett. A fruktóz színei szaturáltabbak, de a szakirodalom szerint sokkal nagyobb szögben is forgat el, mint a dextróz, ez most bármit is jelentsen. Na, most már látjuk, hogy a kettő ellenkező irányba csavargatja-tekergeti a színek polarizációs síkját. De hogyan tudjuk megállapítani, hogy két cucc közül melyik a jobbcsavaros és melyik a balcsavaros, ha nem tudjuk melyik edénybe mit töltöttünk? Mert ugye a színek sorrendje nekünk semmit sem árul el. Háááát.... 

A jobboldali pohár a dextróz, a baloldali a fruktóz. Első kép ahol nagyjából egyforma színűek, aztán jobbra csavarom a polárszűrőt (felső sor) illetve balra csavarom a polárszűrőt (alsó sor). Az látszik, hogy ellenkező irányba kell őket csavarni az ugyanolyan színért, de vajon ebből kijelenthetjük e, hogy melyik pohárban mi van?  Azt gondolom igen, ugyanis a második pozícióban jobbra forgatva a jobboldali pohár világosodik, balra forgatva a baloldali. Tehát a jobboldaliban van a jobbra elforgatós cucc, a baloldaliban a balra elforgatós oldat. 

Megpróbáltuk monokróm fényben is, hátha ott jobban látszik a dolog, de végül csak azt tudtuk igazolni, hogy kb. ugyanakkora elforgatási szög teljesen más sötétedést okoz a látható spektrum két végén, ami magyarázza a színeket, de az elforgatás irányát nem jól szemlélteti. Jó, próbálkozzunk lézerrel, mert az egy keskeny spektrumban tolja, hátha azt könnyebb követni. 

Először a lézer előtt levő és a fekete vetítő előtti polárszűrőket zárt állapotba hozzuk (felső kép), aztán előbb a fruktózon, majd a dextrózon keresztül világítunk, ami nyilván kiforgatja a lézer fényét és átjutna a második polárszűrőn. Azt figyeljük, hogy merre kell elforgatni a második polárszűrőt ahhoz, hogy ugyanúgy kioltott állapot álljon fent. 

Na, ez is olyan, mint ebben a videóban, ahol azt mondják, hogy a dextróz jobbra forgat, aztán a szűrőt mégis balra forgatják el a kioltásához. Kezd felbaszni a dolog. Hát igen, ez a baja rengeteg videónak és ábrázolásnak is. Az elforgatás irányát nem menetirányban kell érteni, hanem szemből! Ezt ez a videó megerősíteni látszik. Csak éppen nem szokták kihangsúlyozni. Valahogy így:

A fenti képen a fényforrásra polárszűrőt tettünk, majd rá először a félig töltöttük üveget, arra egy újabb polárszűrőt (most a kamerán nincs PL-szűrő). A felső PL forgatásával kiválasztottuk egy jellegzetes színt, a kéket, majd az üveget tele töltöttük, ettől kétszer akkora oldaton kelt át a fény, és nyilván a szín is elállítódott.  Azt figyeltük meg, hogy a felső polárszűrőt merre kell forgatni, hogy a kék színt ismét visszanyerjük.  Ebben a videóban azt is megmutatják, mi van ha egyenlő arányban kevernek össze balra és jobbra csavarós enantiomereket. 

Ha a témában csak egy videót néznél meg, akkor ez legyen ez. 

Csak lazán kapcsolódik.
Cukrot refraktométerrel is lehet mérni. Ennek elve kicsit más, de innen már csak egy lépés a refrakciós cukormérés lézerrel. Mi mondjuk ezt inkább kék lézerrel csinálnánk, hátha így nagyobb felbontása lenne a mérésnek (nagyobb szögben téríti el a kéket, mint a pirosat). Mondjuk prizma formájú edényke kellene hozzá, ami hálistennek nekünk nincs, így nem kell elvégezzük a kísérletet. Elvileg a cukorkristály is nagyon színes és aktív optikailag, mint a jég, de csak mikroszkóp alatt. A mi maximális nagyításunk mellett még éppen csak, hogy észrevehető a jelenség. 

Apropó lézerek, ha sikerül egy töménységi gradienset készíteni (alul legtöményebb, felfele egyre hígabb cukoroldattal), akkor lehet görbíteni a lézersugarat.