STEP#10 - I libri

Di seguito è riportata una breve bibliografia riguardante il polarimetro. Il primo riferimento è un articolo nel quale viene spiegato il ruolo del polarimetro

nello studio dei raggi X in campo astronomico.

Il secondo riferimento è un libro in cui viene spiegato il funzionamento dello

strumento e le sue caratteristiche.

Infine è riportato un articolo che spiega l'utilità del polarimetro che consente di ottenere molte informazioni che toccano diversi campi, dalle stelle alla biologia.

Nelle fonti, riportate come sempre al fondo dello step, è possibile accedere agli articoli e al libro.

• M. CHAUVIN, H.-G. FLOREN, M.- FRIIS,M. JACKSON, T. KAMAE, J. KATAOKA, T. KAWANO. M. KISS, V. MIKHALEV, T. MIZUNO, N. OHASHI, T. STANA, H.TAJIMA, H. TAKAHASHI, N. UCHIDA e M. PEARCE, Shedding new light on the Crap with polarized X-rays, in «Nature Astronomy» Anno 2017, fascicolo 7.
  
  
• Giorgio ERRERA, Lezioni sulla polarimetria, Torino: Tipografia Guadagnini e Candellero, 1891.
  
  
• R.D. HAWLEY, J. CORK, N. RADWELL e S. FRANKE-ARNOLD, Passive broadband full Stokes polarimeter using a Fresnel cone,in «Nature Astronomy» Anno 2019, fascicolo 9.
  
  

  
  

Fonti:

https://www.nature.com/articles/s41598-017-07390-7

https://books.google.it/books?id=8G8GwRSgxfcC&pg=PA23&dq=polarimetro&hl=it&sa=X&ved=2ahUKEwjaxcXK0pnuAhXBKewKHQO1ACkQ6AEwA3oECAIQAg#v=onepage&q=polarimetro&f=false

https://www.nature.com/articles/s41598-019-39118-0

STEP#09 - Gli inventori

 Il polarimetro viene inventato nel 1882 dall’ottico francese Laurent. Questo strumento nasce in un periodo di grande sviluppo negli studi della chimica. Infatti, già nel 1815, Biot aveva scoperto il potere rotatorio di alcune soluzioni. Questa invenzione viene utilizzata quindi da Biot per approfondire i suoi studi, ma risulta fondamentale per altri studiosi come Pasteur e Van’t Hoff che  studiarono le relazioni tra attività ottica e struttura, creando la stereochimica.

Fonti:

https://www.treccani.it/enciclopedia/polarimetro_%28Enciclopedia-Italiana%29/

https://www.astut.unito.it/polarimetro-di-laurent/

STEP#08 - I materiali

 I materiali che costituiscono le parti essenziali di un polarimetro, variano in base alla tipologia dello strumento. Consideriamo il caso di un polarimetro classico come in quello in figura.

La sorgente di luce è in genere una lampada che può essere al sodio o di altre sostanze come il mercurio.

I filtri polarizzatori sono composti da lamelle spaziate tra loro. Se vengono utilizzati i prismi di Nicol essi sono composti da un cristallo romboedrico di calcite tagliato con un angolo di 68°, diviso diagonalmente in due metà simmetriche reincollate con del balsamo del Canada, liquido e trasparente.

Il tubo polarimetrico presenta delle finestre ottiche di quarzo ed è in vetro.

Le lenti sono in vetro o materiali plastici.

Fonti:

https://it.wikipedia.org/wiki/Polarizzatore

https://it.wikipedia.org/wiki/Polarimetro

https://pls.scienze.unipd.it/matematica/wp-content/uploads/sites/3/2017/07/Polarimetria.pdf

STEP#07 - Il mito

G.Dorè, Spiriti del II Cielo

 Nel polarimetro, un ruolo importante è quello della luce. Questa, sin dall’antichità, è stata al centro di riflessioni filosofiche e studi scientifici. Gli antichi greci ad esempio la mettono al centro di molti miti. Basti pensare ad Efesto, che con il suo lavoro nelle fucine, produce la luce che diviene elemento quotidiano. 

La luce continua, nel corso dei secoli, ad essere al centro di varie riflessioni, come avviene nell’opera di Dante, la “Divina Commedia”, dove essa è spesso la protagonista di molti canti del Purgatorio e del Paradiso. 

La luce è ancora oggi al centro della nostra vita, è fondamentale per lo studio della materia ed è alla base di molti strumenti, anche di uso quotidiano. Nel caso del polarimetro, essa risulta indispensabile e permette di ottenere importanti risultati in vari campi.

Fonti:

https://culturificio.org/gli-antichi-greci-culto-della-luce/

http://www.raiscuola.rai.it/programma-unita/la-luce-mitologia-poesia-e-fisica/301/40252/default.aspx

https://divinacommedia.weebly.com/paradiso-canto-v.html

https://www.tablinum.it/index.php/2014/04/02/olympos-efesto-dio-onesto-e-sfortunato/

STEP#06 - Il simbolo

Un ruolo fondamentale nell'uso del polarimetro è quello dell'osservatore. L'occhio è senza dubbio essenziale per poter trarre le conclusioni dal risultato ottenuto. E' infatti il poter vedere che ci permette di scoprire il mondo e di rappresentarlo. L'immagine seguente è un'opera di Renè Magritte, Il falso specchio (1928). 

Fonte:

http://www.uvm.edu/~dahammon/museum/Soleil-Duboscqhistory.pdf
https://www.doppiozero.com/materiali/locchio-e-visionario

STEP#05 - Il principio fisico

Il polarimetro si basa sulla polarizzazione della luce e sull'attività ottica di una sostanza. Analizziamo ora nel dettaglio come lo strumento sfrutta questi principi. Nel polarimetro, la luce entra nel polarizzatore che la converte in luce polarizzata; questa passa poi attraverso il tubo portacampione. Qui è stata inserita una sostanza che può essere otticamente attiva e che quindi può far ruotare il piano della luce polarizzata di un certo angolo α la cui entità è funzione del numero di molecole chirali che la radiazione attraversa.

Il potere rotatorio, dunque, dipende sia dalla concentrazione sia dalla lunghezza del tubo polarimetrico.
Per rendere indipendente dai parametri sperimentali il potere rotatorio di una sostanza, si usa il potere rotatorio specifico [α]:

 [α] = α / c× l

 dove:
α : angolo di rotazione misurato;
c : concentrazione in g/ml;
l  : lunghezza del tubo.
La misura va effettuata a 20°C usando una lampada al sodio.

Dalla relazione precedente si può ricavare la concentrazione di una soluzione di una sostanza chirale, in funzione dell’angolo di rotazione α misurata col polarimetro e del potere rotatorio specifico [α] ricavabile dalle apposite tabelle:

 c = α / [α] × l

Se invece la sostanza è otticamente inattiva il piano rimane invariato. La luce poi  arriva all’analizzatore che può ruotare e in base all’angolo che forma rispetto al piano della luce, si hanno risultati diversi. Se è ruotato di 90° la luce non passa e l’osservatore vede quindi uno schermo nero. Se l’inclinazione è compresa tra 0° e 90° viene trasmessa solo una frazione della luce. Se la rotazione è pari a 0° si ha il massimo valore della luce trasmessa. Nelle seguenti immagini è possibile vedere uno schema del funzionamento del polarimetro, scomposto nelle sue parti.

Fonti:

https://www.chimica-online.it/download/polarimetro.htm

http://xoomer.virgilio.it/mi/is/miscelaracemica/polarimetro.htm

STEP#04 - La scienza

Il polarimetro è uno strumento che trova impiego principale nel settore della chimica, per il riconoscimento dei vari enantiomeri nei composti chirali. La chimica si occupa dello studio della materia e degli scambi di materia ed energia.

Etimologia

La parola chimica deriva dall'arabo "al kimiaa" o dalla parola egizia "khemeia", che secondo Plinio indica il suolo nero e fertile del delta del Nilo.

Cenni storici

La chimica ha origini antiche e si basa all'inizio soprattutto sulle teorie filosofiche. Nel Medioevo lo studio della chimica prende il nome di alchimia, che si occupa di studiare l'origine e la trasformazione della materia. Un approccio più scientifico si ha nella seconda metà del 1600, in particolare attorno al 1661, quando, il padre della  chimica moderna, Robert Boyle ipotizza che la materia è composta da sostanze più semplici, detti elementi, che si combinano tra loro in un composto. Da questi studi si sviluppa la chimica moderna e la ricerca scientifica.

Fonti:

https://www.okpedia.it/chimica

STEP#03 - Un glossario

 Un polarimetro è composto nelle seguenti parti:

• sorgente luminosa monocromatica: in genere vengono utilizzate delle lampade al sodio o al mercurio. Serve per emettere un fascio di luce inizialmente non polarizzata.

• polarizzatore: è un filtro che blocca la radiazione elettromagnetica a seconda della sua polarizzazione. Si usano spesso i prismi di Nicol. Il prisma di Nicol è composto da un cristallo romboedrico di calcite tagliato con un angolo di 68°, diviso diagonalmente in due metà simmetriche.

• tubo polarimetrico: si tratta di un tubo portacampione dove viene posto il campione da analizzare.

• analizzatore: è un filtro polarizzatore la cui sezione è rotabile.

• oculare:  si tratta di una lente o di un un gruppo di lenti (gruppo ottico). Serve da interfaccia tra l'occhio dell'osservatore e la strumentazione ottica da utilizzare. Misura l’angolo di rotazione tramite una scala.

Fonti:
https://it.wikipedia.org/wiki/Polarizzatore
https://it.wikipedia.org/wiki/Prisma_di_Nicol
https://it.wikipedia.org/wiki/Polarimetria
https://it.wikipedia.org/wiki/Oculare

STEP#02 - L'immagine

 Nella prima immagine si può osservare un vecchio polarimetro ottico, mentre nella seconda un moderno polarimetro elettronico. Nella terza immagine si può notare un polarimetro manuale.

Le prime due immagini sono tratte dal sito: http://www.abicisac.it/servizi/agronomico/METODO_SACHSLEDOCTE.htm

L’ultima immagine è tratta dal sito:

https://sites.google.com/a/uniroma1.it/lab2go-wiki/home/project/polarimetro-in-preparazione-iis-via-dei-papareschi

STEP#01 - Il nome

 Il termine "polarimetro" indica un apparecchio che misura il grado di polarizzazione della luce polarizzata e il potere rotatorio delle sostanze otticamente attive. 
Alcune traduzioni della parola "polarimetro" sono: 

• polarimeter (inglese)
• polarimètre (francese)
• polarimeter (tedesco)
• поляриметр (russo)
• 旋光計 (giapponese)

Dal punto di vista etimologico, la parola “Polarimetro” è una parola composta dai termini “polarizzazione” e “-metro”.Il termine quindi indica l’uso dell’oggetto che misura la polarizzazione delle sostanze otticamente attive.

La definizione è stata tratta da:
https://www.google.com/search?q=definizione+polarimetro&oq=definizione+polarimetro&aqs=chrome..69i57j0l6.5736j1j1&sourceid=chrome&ie=UTF-8

Le traduzioni sono state ricavate da Google Traduttore:
https://translate.google.it/?hl=it

Le informazioni riguardanti l'etimologia sono state tratte da:
https://www.treccani.it/vocabolario/ricerca/polarimetro/