POLARIMETRO

La luce, in base alla teoria ondulatoria, si propaga sotto forma di onde che si sviluppano su diversi piani lungo la linea di propagazione. Particolari filtri, detti polarizzatori, sono in grado di far passare solo le onde che oscillano su di un piano ben preciso, appartengono a questa categoria, ad esempio, le lenti Polaroid per occhiali da sole e i filtri polarizzatori usati in fotografia per eliminare i riflessi.

Il disegno a fianco fornisce un'immagine schematica del fenomeno. Se ci si procurano due di questi filtri e si mettono uno dopo l'altro si potrà vedere che, ruotandoli, la quantità di luce che passa cambia con l'angolo di rotazione, si andrà da una minima attenuazione della luce all'oscuramento quasi totale, quando i due filtri sono disposti in modo che il piano dei polarizzazione della luce sia lo stesso per entrambi ci sarà solo una minima attenuazione della luce, quando i filtri sono disposti in modo che i piani di polarizzazione siano perpendicolari la luce verrà quasi totalmente bloccata.

Esistono dei materiali che, allo stato solido o in soluzione, sono in grado di far ruotare a destra o a sinistra il piano di polarizzazione della luce che li attraversa, se si pone un campione di questi materiali tra i due filtri posti in modo da far passare il minimo di luce, il campione apparirà più o meno intensamente luminoso, spesso a bande colorate, su uno sfondo scuro.

Per studiare il fenomeno proponiamo la costruzione di un semplice polarimetro, uno strumento che permette non solo di osservare la capacità di diversi materiali di ruotare il piano di polarizzazione, ma anche di valutare il senso della rotazione e, in modo approssimativo, l'angolo di rotazione.

L'apparecchio è 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 pemette 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. Pensiamo che le foto permettano di vedere chiaramente la realizzazione. Naturalmente le dimensioni non sono critiche e dipendono in gran parte dalla misura dei filtri polarizzatori disponibili.

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.

Una volta montato l'apparecchio provvedete a regolare i filtri in modo da ottenere il minimo di luminosità, ponete tra loro un cristallo di un materiale trasparente, se questo è in grado di ruotare il piano di polarizzazione della luce apparirà luminoso su fondo scuro, ruotando lentamente uno dei due dischi otterrete ad un certo punto che il cristallo apparirà scuro mentre lo sfondo diventa luminoso, vuol dire che avrete ruotato il disco dello stesso angolo, ma in senso inverso, di quello a cui il cristallo ha ruotato il piano di polarizzazione della luce. Tra i materiali che manifestano questa capacità ricordiamo: cristalli di quarzo, di calcite, di solfato di rame, di nitrato di sodio e numerosi altri. I materiali solubili in acqua che allo stato cristallino fanno ruotare il piano di polarizzazione, non hanno lo stesso effetto quando sono sciolti in acqua, questo per quanto riguarda i sali che si dissociano in ioni, invece soluzioni di materiali come lo zucchero ed altri composti organici sono in grado di farlo, il senso di rotazione, a destra (destrogiro) o a sinistra (levogiro) è tipico per ciascun composto. Potete verificare il fenomeno ponendo tra i filtri una provetta contenente una soluzione concentrata di zucchero, questo tipo di prova, tra l'altro, viene impiegata, ovviamente usando polarimetri molto più sosfisticati, negli zuccherifici per misurare la concentrazione zuccherina delle soluzioni.

Se disponete di un microscopio potete provare ad applicare i vostri filtri uno tra la sorgente di luce e il vetrino ed uno tra il vetrino e l'obiettivo, ruotando i filtri in modo da ottenere un campo oscuro è possibile evidenziare alcune strutture cellulari o alcuni tipi di piccoli cristalli presenti ad esempio nella sabbia. Come esempio vi proponiamo la foto a fianco che mostra dei granuli di amido in cellule di patata fotografati con luce polarizzata.

In ogni caso lasciamo a voi l'esplorazione di nuove possibilità.