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man ermittelt hat, daß bei einer Röhrenlänge von 20 cm die Drehung für jedes Gramm Zucker [* 2] pro 100 ccm Lösung 1⅓ Grad beträgt, so läßt sich aus dem beobachteten Drehungswinkel der Zuckergehalt einer gegebenen Lösung sofort bestimmen. Als Hilfsmittel zur genauen Bestimmung selbst geringer Drehungen dient Soleils doppelte Quarzplatte (Doppelplatte, [* 1] Fig. 9). Sie besteht aus zwei senkrecht zur optischen Achse geschnittenen, nebeneinander gekitteten Quarzplatten, von denen die eine rechts, die andre links drehend und jede 3,75 mm dick ist. Bei dieser Dicke nämlich erfahren die gelben Strahlen eine Drehung von 90° [* 1] (Fig. 1) und werden daher, wenn sich die Platte zwischen parallel gestellten Nicolschen Prismen befindet, ausgelöscht, so daß beide Plattenhälften den nämlichen violetten Farbenton zeigen. Da in dieser Farbenmischung gerade das Gelb, also diejenige Farbe, für welche das menschliche Auge [* 3] am empfindlichsten ist, fehlt, so wird bei der geringsten Drehung des einen Nicols der Farbenton der einen Plattenhälfte mehr ins Rote, derjenige der andern mehr ins Blaue übergehen, weshalb man jenen Farbenton die Übergangsfarbe nennt.
Bringt man nebst der Doppelplatte eine mit Zuckerlösung gefüllte Röhre zwischen die parallel gestellten Nicols, so wird, da die Zuckerlösung die Schwingungsebene nach rechts dreht, für die rechts drehende Plattenhälfte die Drehung vermehrt, für die links drehende vermindert; dort kommen jetzt die orangefarbigen, hier die grünen Strahlen zur Vernichtung; jene Hälfte erscheint daher mehr blau, diese mehr rot gefärbt. Um die stattgehabte Drehung zu bestimmen, braucht man nur das eine Nicolsche Prisma so weit zu drehen, bis in beiden Plattenhälften die gleiche violette Färbung wiederhergestellt ist. Vorrichtungen, welche den Zweck haben, auf diesem Weg den Gehalt von Zuckerlösungen zu bestimmen, heißen Saccharometer (Zuckermesser). Dasjenige von Mitscherlich entspricht der soeben beschriebenen Einrichtung. Soleils Saccharometer (s. Tafel »Polarisationsapparate«, [* 4] Fig. 10) enthält auf dem Gestell K zwischen den beiden Nicolschen Prismen S und T, deren Schwingungsebenen ein für allemal parallel gestellt sind, die Doppelplatte bei r. Die Farbenänderung, welche die bei m eingeschaltete, mit zuckerhaltiger Flüssigkeit gefüllte Röhre hervorbringt, wird nicht durch Drehung des Polariskops T ausgeglichen, sondern durch den bei ce angebrachten Kompensator [* 5] (Ausgleicher). Die aus m austretenden Strahlen gehen nämlich zuerst durch eine rechts drehende Quarzplatte Q [* 1] (Fig. 10) und dann durch zwei aus links drehendem Quarz geschnittene Keile N und N', welche mittels eines Triebes b gegeneinander verschoben werden können.
Ganz zusammengeschoben stellen sie eine Quarzplatte vor, welche ebenso dick ist wie die Quarzplatte Q und daher deren Rechtsdrehung aufhebt. Verschiebt man sie aus dieser Stellung nach der einen oder der andern Seite, so wird die Strecke, welche ein Strahl in beiden Keilen zusammen zu durchlaufen hat, vermehrt oder vermindert; die beiden Keile im Verein bilden sonach eine links drehende Quarzplatte, deren Dicke innerhalb gewisser Grenzen [* 6] nach Belieben verändert und zwar derjenigen der rechts drehenden Platte Q gleich oder größer oder kleiner gemacht werden kann.
Die Veränderung der Dicke kann mittels des Zeigers v an dem kleinen Maßstab [* 7] e bis auf 0,01 mm abgelesen werden. Nachdem man den Farbenunterschied zwischen den beiden Hälften der Doppelplatte, den die Zuckerlösung vermöge ihrer Rechtsdrehung hervorbringt, durch den Kompensator ausgeglichen hat, erfährt man durch Ablesung des Maßstabes die Dicke einer Quarzplatte, welche dasselbe Drehungsvermögen besitzt wie die Zuckerlösung, u. da man weiß, daß eine Zuckerlösung, welche auf 100 ccm 16,35 g Zucker enthält, in der 20 cm langen Röhre eine ebenso starke Drehung bewirkt wie eine 1 mm dicke Quarzplatte, so braucht man nur die abgelesene Zahl mit 16,35 zu multiplizieren, um das in 100 ccm enthaltene Zuckergewicht zu kennen. Wenn die zu untersuchende Flüssigkeit gefärbt ist, so erscheinen die beiden Plattenhälften in einem andern weniger empfindlichen Farbenton; es wird daher an dem Apparat noch eine aus einer Quarzplatte und einem Kalkspatprisma bestehende Vorrichtung zum Erzeugen des jeweils empfindlichsten Farbentons beigegeben, welche bei dem Soleilschen Instrument auf das Okular T aufgesteckt, bei dem von Ventzke vor dem Polarisator S angebracht wird.
Als Saccharometer sind in neuerer Zeit die Halbschattenapparate in Aufnahme gekommen, welche so genannt werden, weil sie nicht, wie das Soleilsche Saccharometer, die Herstellung gleicher Färbungen, sondern gleicher Beschattungen der beiden Hälften des Gesichtsfeldes erfordern und hiermit die Schwierigkeiten vermeiden, mit welchen die Beurteilung von Farbentönen behaftet ist. Das Halbschattensaccharometer von Laurent [* 1] (Fig. 11) enthält als Polarisator ein Kalkspatprisma A, welches mittels des Hebels B um die Achse des Instruments gedreht werden kann, als Analyseur ein ebenfalls drehbares Nicolsches Prisma [* 8] C, dessen Stellung mittels Nonius [* 9] und Lupe [* 10] D auf dem Teilkreis E E abgelesen werden kann; die Linsen F und G bilden ein kleines Fernrohr, [* 11] welches auf die runde Öffnung bei H einzustellen ist.
Die linke Hälfte dieser Öffnung ist von einer dünnen, zur optischen Achse parallel geschliffenen Quarzplatte Q [* 1] (Fig. 12, I) bedeckt, deren Dicke so bemessen ist, daß der Gangunterschied der beiden durch Doppelbrechung [* 12] in ihr entstehenden Strahlen eine halbe Wellenlänge des gelben Lichts beträgt. Der Apparat wird nämlich durch das gelbe Licht [* 13] einer Natriumflamme beleuchtet, welches, ehe es auf den Polarisator trifft, durch eine Platte J von doppeltchromsaurem Kali gehen muß, wodurch es der noch beigemischten schwachen grünen, blauen und violetten Strahlen beraubt wird und sonach als möglichst einfaches gelbes Licht nach A gelangt.
Steht nun die Schwingungsebene des Polarisators in der Richtung O B [* 1] (Fig. 12, I), so daß sie mit der Achsenrichtung O A der Quarzplatte einen Winkel [* 14] alpha bildet, so kann man für die freie (rechte) Hälfte des Gesichtsfeldes die Schwingung [* 15] O B in die beiden Teilschwingungen O A und O b zerlegt denken, für die von der Quarzplatte bedeckte (linke) Hälfte aber in die Teilschwingungen O A und O b', deren letztere wegen des durch die Quarzplatte ihr erteilten Gangunterschieds von einer halben Wellenlänge der Schwingung O b gerade entgegengesetzt ist. Die Teilschwingungen O A und O b' geben durch ihr Zusammenwirken in der linken Hälfte des Gesichtsfeldes die Schwingungsrichtung O B', während in der rechten Hälfte die ursprüngliche Schwingungsrichtung O B unver-
[* 1] ^[Abb.: Fig. 9. Doppelte Quarzplatte.
Fig. 10. Kompensator.] ¶
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ändert bestehen bleibt. Stellt man nun die Schwingungsebene des Analyseurs nach O c senkrecht zu O B [* 16] (Fig. 12, II), so wird die rechte Hälfte des Gesichtsfeldes völlig verdunkelt, während die linke noch Licht durchläßt; wird dagegen die Schwingungsebene des Analyseurs in die Lage O C' [* 16] (Fig. 12, III) senkrecht zu O B' gebracht, so wird die linke Hälfte dunkel, die rechte hell erscheinen; stellt man endlich jene Schwingungsebene (O P, [* 16] Fig. 12, IV) senkrecht zu O A, so zeigen beide Hälften gleiche Helligkeit. Diese letztere Stellung entspricht dem Nullpunkt der Teilung, und man sieht, daß sofort ein schroffer Wechsel der Helligkeiten der beiden Hälften des Gesichtsfeldes eintreten muß, wenn man den Analyseur aus dieser Stellung nach der einen oder der andern Seite dreht. Schaltet man nun zwischen der Öffnung H [* 16] (Fig. 11) und dem Analyseur eine mit Zuckerlösung gefüllte, an beiden Enden mit Glasplatten verschlossene Röhre ein, während der Analyseur auf Null steht, so werden die beiden Hälften des Gesichtsfeldes ungleich hell erscheinen, weil die Zuckerlösung die beiden Schwingungsrichtungen O B und O B' in gleichem Sinn (nach rechts) um einen gewissen Winkel dreht, und man muß, um wieder gleiche Helligkeit herzustellen, den Analyseur um denselben Winkel drehen. Aus diesem Drehungswinkel ergibt sich dann leicht die im Liter Lösung enthaltene Zuckermenge; für die praktische Anwendung kann man natürlich die Teilung des Kreises E E so einrichten, daß sie unmittelbar die Zuckermengen angibt.
Der Halbschattenapparat von Jellet und Cornu enthält statt der Quarzplatte ein Jelletsches Prisma; [* 17] um letzteres herzustellen, wird ein langer Kalkspatkristall, an welchem Endflächen senkrecht zu den Längskanten angeschliffen sind, durch einen Schnitt, der nahezu, aber nicht genau zum Hauptschnitt senkrecht steht, der Länge nach in zwei Hälften geteilt, die man in umgekehrter Lage wieder zusammenkittet. Dieses Prisma bringt man so in den dem vorigen ähnlich konstruierten Apparat, daß jeder Schnitt das kreisförmige Gesichtsfeld in eine rechte und eine linke Hälfte teilt, in welchen nun wie vorhin die Schwingungsrichtungen nach entgegengesetzten Seiten um einen kleinen Winkel alpha gegen die Halbierungslinie geneigt sind. Die Wirkungen und die weitere Anwendung des Apparats werden demnach die nämlichen sein wie bei dem Apparat von Laurent.
Zur Bestimmung des Drehungswinkels sowohl für Zuckerlösung als auch für andre wirksame Flüssigkeiten dient ferner das Polaristrobometer von Wild (kleineres Modell s. Tafel »Polarisationsapparate«, Fig. 11). Das Rohr r r enthält ein Savartsches Polariskop; dasselbe besteht aus zwei unter 45° zur optischen Achse geschnittenen, 20 mm dicken Quarzplatten t s, deren Hauptschnitte sich rechtwinkelig kreuzen und mit der Schwingungsebene des Okularnicols o Winkel von 45° bilden.
Außerdem befinden sich in dem Rohr noch die Linsen l und m, welche wie ein schwach vergrößerndes astronomisches Fernrohr wirken; die Stelle des kleinen Pfeils wird von dem Fadenkreuz eingenommen. Dieser Teil des Apparats für sich genommen kann dazu dienen, die geringsten Spuren polarisierten Lichts zu entdecken, und wird daher als »Polariskop« bezeichnet; denn wenn man durch denselben nach einer Stelle hinsieht, von welcher polarisiertes Licht herkommt, so erscheinen geradlinige farbige Interferenzstreifen und zwar um so deutlicher ausgeprägt, je vollkommener die einfallenden Strahlen polarisiert sind.
Das Wildsche Instrument trägt nun bei a noch ein Nicolsches Prisma d, dessen Hülse [* 18] inmitten des Teilkreises b b befestigt ist und samt diesem mittels des Handgriffs g an dem feststehenden Zeiger n vorübergedreht werden kann. Steht der Nicol a so, daß seine Schwingungsebene mit einem der Hauptschnitte des Quarzplattenpaars zusammenfällt und sonach mit der Schwingungsebene des Okularnicols einen Winkel von 45° bildet, so sind die Streifen verschwunden; sie erscheinen aber sofort wieder, wenn man zwischen die Federn f f' die mit der wirksamen Flüssigkeit gefüllte Röhre einlegt. Nun dreht man die Scheibe b b samt dem Nicol a so lange, bis die Streifen wieder verschwunden sind, und kann nun am Zeiger n die Drehung ablesen, welche derjenigen der Flüssigkeit gleich und entgegengesetzt ist. Diese Einstellung auf das Verschwinden der Streifen läßt sich mit großer Schärfe ausführen, namentlich wenn man im dunkeln Zimmer das homogene Licht einer Natriumflamme anwendet. - Die angeführten Saccharometer sowie das Polaristrobometer werden in der Zuckerfabrikation zur Bestimmung des Gehalts der zu verarbeitenden Säfte und in der Heilkunde als Diabetometer zur Bestimmung des Zuckers im Urin der Harnruhrkranken gebraucht. Über die magnetische Drehung der Polarisationsebene s. Magnetismus, [* 19] S. 90 f.
[* 16] ^[Abb.: Fig. 11. und 12. Halbschattenapparat von Laurent.]