偏光は場合偏光ビーム受けるの回転を測定することは、ガラス（例えば、トルマリン）または糖液であってもよい光学活性物質を通過します。
これは、糖質溶液の濃度を決定するための、特に化学および農業食品業界で、分析の光学的方法に属し、多数のアプリケーションを持つ単純な手法です。
図1.デジタル自動偏光計。出典：ウィキメディア・コモンズ。A.KRÜSSOptronic GmbH、http：//www.kruess.com/labor/produkte/polarimeter
基礎
この技術の物理的な基礎は、電磁波としての光の特性にあり、相互に垂直な方向に移動する電場と磁場で構成されています。
電磁波は横方向です。つまり、図2に示すように、これらのフィールドは、それらに垂直な方向に伝搬します。
ただし、フィールドは各原子からの多数の波列で構成されており、それぞれが異なる方向に振動しているため、自然光や白熱電球からの光は偏光されません。
対照的に、フィールドの振動が優先方向に発生する場合、光は偏光していると言われます。これは、不要なコンポーネントをブロックして特定の物質のみを通過させる特定の物質を光線に通過させることで実現できます。
図2. x軸に沿って伝搬する電磁界のアニメーション。出典：ウィキメディア・コモンズ。And1mu。
さらに光波が単一波長で構成されている場合、直線偏光された単色ビームがあります。
これを実現するためのフィルターとして機能する材料は、偏光子またはアナライザーと呼ばれます。そして、偏光に反応して偏光面を回転させる物質があります。それらは光学的に活性な物質、例えば糖として知られている。
偏光計の種類
一般に、旋光計は手動、自動、半自動、デジタルのいずれでもかまいません。
マニュアル
手動偏光計は教育研究室や小規模な実験室で使用されますが、自動偏光計は、測定に費やす時間を最小限に抑えるため、多数の測定が必要な場合に適しています。
自動およびデジタル
自動モデルとデジタルモデルには、光電検出器が付属しています。このセンサーは、光の変化に反応して、測定の精度を大幅に向上させます。操作が非常に簡単で、デジタル画面で読書を提供するものもあります。
偏光計の一般的な操作を説明するために、手動の光学タイプを以下に説明します。
操作と部品
基本的な偏光計は、2つのニコルプリズムまたはポラロイドシートを使用しており、その間に分析対象の光学活性物質が配置されています。
ウィリアム・ニコル（1768-1851）はスコットランドの物理学者で、彼のキャリアの多くを計装に費やしました。入射光のビームを分割できる鉱物である方解石またはアイスランドスパーの結晶を使用して、ニコルは1828年にプリズムを作成しました。偏光計の構築に広く使用されました。
図4.複屈折方解石結晶。出典：ウィキメディア・コモンズ。APN MJM。
偏光計の主な部分は次のとおりです。
-光源。一般に、その波長がわかっているナトリウム、タングステン、または水銀蒸気ランプ。
-偏光子。古いモデルではニコルプリズムを使用していましたが、最近のモデルでは通常、ヨウ素原子を含む長鎖炭化水素分子で作られたポラロイドシートを使用しています。
-サンプルホルダー。分析される物質が置かれる場所。その長さは可変ですが、正確にわかっています。
-接眼レンズとバーニアスケールで提供されるインジケーター。観察者がサンプルの回転力を正確に測定するために。自動モデルには光電センサーが付いています。
-さらに、温度および波長インジケーター。多くの物質の回転力はこれらのパラメーターに依存するためです。
図5.手動偏光計のスキーム。出典：Chang、R。Chemistry
ローラン偏光計
説明されている手順では、人間の目が光度の非常に小さな変化を検出できないため、観察者が最小限の光を調整するときに小さな欠点があります。
この問題を解決するために、ローラン偏光計は複屈折材料で作られた半波長遅延ハーフシートを追加します。
このようにして、観察者は、視野と呼ばれる光度の異なる2つまたは3つの隣接する領域を観察者に持ちます。これにより、目が光のレベルを区別しやすくなります。
すべてのフィールドが同じように暗くなるようにアナライザーを回すと、最も正確な測定値が得られます。
図6.偏光計の手動読み取り。出典：F. Zapata。
ビオの法則
ビオの法則は、光学活性物質の回転力αを6進法で測定し、その物質の濃度c（溶液である場合）と光学系の形状と関連付けます。
これが、偏光計の説明に重点が置かれた理由であり、光の波長値とサンプルホルダーの波長値を知る必要がありました。
比例定数が示され、解の比回転力と呼ばれます。これは、入射光の波長λとサンプルの温度Tに依存します。の値は通常、具体的には波長が589.3 nmのナトリウム光の場合、20°Cで表になっています。
分析する化合物の種類に応じて、ビオの法則はさまざまな形をとります。
-光学活性固体：α=.ℓ
-純粋な液体：α=。ρ.ρ
-光学活性を有する溶質の溶液：α=。ℓ.c
-いくつかの光学活性成分を含むサンプル：∑α i
以下の追加の数量とその単位を使用します。
-サンプルホルダーの長さ：ℓ（固体の場合はmm、液体の場合はdm）
-液体の密度：ρ（g / ml）
-濃度：c（g / mlまたはモル濃度）
長所と短所
旋光計はさまざまな分野で非常に有用な実験装置であり、各タイプの旋光計はその使用目的に応じて利点があります。
この手法自体の大きな利点は、非破壊検査であり、高価で貴重なサンプルを分析する場合に適していること、または何らかの理由で複製できないことです。ただし、旋光分析は、既知の物質であるため、光学活性を有する物質またはキラル物質にのみ適用できます。
不純物の存在は結果に誤差をもたらすことも考慮する必要があります。
分析された物質によって生成される回転の角度は、その特性、つまり分子の種類、溶液の濃度、および使用される溶媒にさえ一致します。これらすべてのデータを取得するには、使用する光の波長、サンプルホルダーコンテナーの温度と長さを正確に把握する必要があります。
適切な機器を選択するときは、サンプルを分析する精度が決定的です。そしてそのコストも。
手動旋光計の利点と欠点
-低価格のデジタルバージョンもありますが、価格が安くなる傾向があります。これはたくさんのオファーがあります。
-それらは、オペレーターが技術の理論的および実用的な側面に慣れるのに役立つので、教育研究所での使用やトレーニングとしての使用に適しています。
-彼らはほとんど常に低メンテナンスです。
-彼らは耐性と耐久性があります。
-特に分析対象の物質の回転力が低い場合、測定値を読み取るのは少し面倒です。そのため、オペレーターは通常専門の担当者です。
自動およびデジタル偏光計の利点と欠点
-取り扱いや読み取りが簡単で、操作に特別な人員を必要としません。
-デジタル偏光計は、データをプリンターまたはストレージデバイスにエクスポートできます。
-自動偏光計は、より短い測定時間（約1秒）を必要とします。
-彼らは間隔で測定するオプションがあります。
・光電検出器により、回転力の低い物質の分析が可能です。
-測定に最も影響するパラメータである温度を効率的に制御します。
-一部のモデルは高価です。
-メンテナンスが必要です。
用途
最初に述べたように、偏光測定には多数のアプリケーションがあります。分野は多様であり、分析される化合物は有機および無機にもなり得ます。これらはそれらの一部です：
-医薬品の品質管理において、医薬品の製造に使用される物質が適切な濃度と純度を持つことを決定するのに役立ちます。
-食品業界の品質管理のために、砂糖の純度だけでなく、飲料やお菓子の含有量を分析します。この方法で使用される旋光計は、糖度計とも呼ばれ、他のアプリケーションで使用されるものとは異なる特定のスケールを使用します：ºZスケール。
図7.ワインとフルーツジュースの糖度の品質管理は、偏光測定によって行われます。出典：Pixabay。
-食品技術でも、サンプルのデンプン含有量を見つけるために使用されます。
-天体物理学では、偏光測定を使用して、星の光の偏光を分析し、天文学の環境に存在する磁場と恒星力学におけるそれらの役割を研究します。
-偏光測定は眼疾患の検出に役立ちます。
-高コントラストの画像を取得することにより、公海、海中または陸上の汚染地域を監視する衛星リモートセンシングデバイス。
-化学産業は旋光分析を使用して光学異性体を区別します。これらの物質の分子は同じ組成と構造を持っているため、これらの物質は同じ化学的性質を持っていますが、一方は他方の鏡像です。
光学異性体は、光を偏光する方法が異なります（鏡像異性体）。一方の異性体は常に観察者の視点から、左（左手）と右（右手）に偏光します。
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