تأثير محلول قندي بر تغيير راستاي قطبش نور و کاربرد آن در کارخانجات قند

درآمدي بر معرفي دستگاه پلاريمتر
 

آيا تا به حال به اين نکته انديشيده ايد که يک محلول قندي معمولي، در واقع يک محلول نوري فعال است؟ بدين معني که، محلول قندي باعث چرخش زاويه قطبيدگي نور مي شود؛ و بسته به اينکه غلظت آن چقدر باشد، چرخش زاويه پلاريزاسيون(1) (قطبيدگي) نور نيز تغيير مي کند. اين خاصيت محلول هاي قندي کاربردهاي زيادي در صنعت دارد.
کارخانجات قند هنگام خريد چغندر قند از کشاورزان، به دو عامل اساسي اهميت مي دهند:
- وزن چغندر
- ميزان شيرين بودن آن

اما، چگونه مي توان ميزان شيرين بودن را به گونه اي علمي و بر اساس اعداد و ارقام تعيين کرد؟
 

اين وظيفه اي است، که بر عهده دستگاه پلاريمتر(polarimeter) است.
در دستگاه پلاريمتر ابتدا نوري تکفام ( براي جلوگيري از ابيراهي(2)) را از يک صفحه پلارويد عبور مي دهند، تا نور آن قطبيده گردد. نور پلاريزه، از محلي عبور مي کند که قرار است در آن محلول قندي گذاشته شود، و سپس به صفحه پلارويد ديگري برخورد مي کند که راستاي قطبش آن بر راستاي صفحه پلارويد قبلي عمود است. به همين دليل، از صفحه پلارويد دوم هيچ نوري عبور نکرده و پس از آن تاريکي خواهد بود. اين تاريکي را يک تقويت کننده نوري (photo multiplayer) تشخيص مي دهد. بين اين صفحه پلارويد و تقويت کننده نوري يک کوارتز گوه مانند وجود دارد، که توسط سِروُ موتور مي تواند به جلو يا عقب حرکت کند.
کاربرد کوارتز گوه مانند نيز، چرخش زاويه پلاريزاسيون است. بدين ترتيب که هر چه نور از قسمت ضخيم تر اين گوه کوارتزي عبور کند ميزان چرخش زاويه پلاريزاسيون آن بيشتر است.
هنگامي که هيچ محلول قندي بين راستاي نوري قرار داده نشود، پس از صفحه پلارويد دوم تاريکي بوده و تقويت کننده نوري نيز هيچ نوري دريافت نمي کند. هنگامي که محلول قندي را درون محفظه مربوطه ريخته و مقابل شعاع نوري قرار مي دهيم.
محلول قندي بر حسب ميزان غلظت خود، موجب چرخش زاويه پلاريزاسيون نور مي گردد. بنابراين با توجه به اين چرخش، ديگر بعد از پلارويد دوم، ديگر عمود بر آن نخواهد بود. تقويت کننده نوري به موتور متصل به کوارتز گوه شکل فرمان مي دهد، تا آنقدر کوارتز را حرکت دهد تا به طور عکس، ميزان چرخش زاويه پلاريزاسيون صورت گرفته توسط محلول قندي جبران گردد و بعد از پلارويد دوم تاريکي ايجاد شود. حال، هر چقدر موتور متصل به کوارتز گوه شکل بيشتر حرکت کند، بدين معني است که ميزان چرخش زاويه پلاريزاسيونِ صورت گرفته توسط محلول قندي بيشتر بوده و به عبارتي غلظت محلول قندي نيز بيشتر است.
حال، با توجه به کاليبراسيون(3) پيچيده اي که ميزان حرکت کوارتز گوه شکل را به ميزان غلظت محلول قندي ارتباط مي دهد و اين نسبت در دستگاه ذخيره گرديده است؛ با ريختن محلول قندي در دستگاه، به طور اتوماتيک بعد از چند ثانيه، ميزان غلظت محلول قندي، به صورت ديجيتال بر روي صفحه نمايشگر با واحد بريکس نمايش داده مي شود. اين ميزان غلظت، معياري جهت ميزان شيرين بودن چغندرهايي است که به طور تصادفي از محصولات کشاورزي انتخاب شده است و بر اساس آن نيز، به کشاورز پول پرداخت مي شود.
در تغليظ کننده ها نيز، به همين صورت عمل مي شود. اين دستگاه هاي پلاريمتر هستند که به کارشناس کارخانه اعلام مي کنند، چه هنگام غلظت شکر مايع بدست آمده از چغندر درون کوره ها به حدي رسيده است، که با زدن ماده اوليه، کريستال شکر شروع به بلورسازي مي کند.

توضيحات:
 

1- به مقاله پلاريزاسيون نور در مجله لذت فيزيک شماره 18 رجوع شود.
2- آبيراهي (Aberration) يا بيراهش در موارد زير بکار مي رود: نقصان در ويژگي هاي تصويري سامانه اي نوري مثل عدسي ها و آيينه ها.
3- کاليبراسيون مطابقت با استاندارد را تعيين مي کند. کاليبراسيون اندازه گيري و تعيين صحت وسيله اندازه گيري در مطابقت با مرجع تاييد شده مي باشد.
هدف کاليبراسيون ايجاد نظامي موثر، به منظور کنترل صحت و دقت پارامترهاي مترولوژيکي دستگاه هاي آزمون و وسايل اندازه گيري و کليه تجهيزاتي است که عملکرد آنها بر کيفيت فرايند تاثيرگذار مي باشد. اين کار به منظور اطمينان از تطابق اندازه گيري هاي انجام شده با استانداردهاي جهاني مورد استفاده قرار مي گيرد.
کاليبراسيون اجازه مي دهد که ميزان تصحيح لازم را نسبت به نشان دهي تعيين کنيم با کاليبراسيون ممکن است خواص اندازه شناختي ديگري نظير اثر کميت هاي تاثيرگذار نيز تعيين شود. در واقع کاليبراسيون ويژگي هاي کارآمدي دستگاه يا مواد مرجع را بوسيله انجام مقايسات مستقيم کدام دستگاه ها بايد کاليبره شوند هر وسيله اي که براي اندازه گيري به کار مي رود و در روشهاي اجرايي به استفاده از آن اشاره شده است، نياز به تعيين صحت و دقت يا کاليبراسيون دارد.
دستگاه هاي اندازه گيري بايد به طور دوره اي کاليبر شوند. گذشت زمان، فرسودگي، حوادث غير قابل پيش بيني، باعث مي شوند تا قابليت رديابي نتايج آنها تا استانداردها زير سوال رفته و نيازمند تاييد مجدد باشند. براي تجهيزات کاليبره شده گواهي کاليبراسيون صادر شده و ضميمه دستگاه مي گردد. کاليبره کردن تمام تجهيزات لازم نيست.
منبع: دانشنامه آزاد فارسي، ويکي پديا
منبع: لذت فيزيک شماره20