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Modello classico ad onda sinusoidale La radiazione elettromagnetica è composta da onde elettromagnetiche, consistenti, cioè, nell'oscillazione concertata.

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1 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 Radiazione Elettromagnetica

2 Luce emessa da una lampadina Luce monocromatica Laser

3 Polarizzazione Rispetto a un'onda acustica o a un'onda marina, l'onda elettromagnetica presenta un'ulteriore caratteristica: 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.

4 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).

5 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. Radiazione non polarizzata

6 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.

7 Polarizzazione Lineare Polarizzazione lineare lungo l’asse y 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 Polarizzazione lineare lungo l’asse x

8 Polarizzatore

9 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

10 Polarizzatore Per spiegare come avviene la polarizzazione della luce si può fare il seguente esempio del cancello e grata metallica.

11 Polarizzatore

12 Polarizzatore 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. I filtri Polaroid sono materiali plastici costituiti da molecole allungate, allineate mediante stiramento

13 Polarizzatore Sovrapponendo due filtri polarizzatori e facendoli ruotare l'uno rispetto all'altro si osserva un graduale oscuramento.

14 Polarizzatore

15 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

16 una sostanza risulta OTTICAMENTE ATTIVA se è in grado di ruotare il piano della luce polarizzata

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18 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

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20 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.prisma polarizzante di Nicolluce polarizzata

21 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.carboidratisteroidi

22 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.

23 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

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25 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.

26 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, , 0.12, 0.15, 0.18

27 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.

28 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.

29 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.

30 Polarizzatore Handmade


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