往左轉，往右轉？旋光度計 Polarimeter 大解密！

我們常常在飲料、食品電視廣告上常聽到左旋美女，胺基酸也有左旋、右旋，那究竟什麼是旋光呢？


發現的歷史

旋光現像，是在1811年法國一名物理學家發現在石英裡有線性偏振光面的現象。而在1849年，英國的天文學家Louise Pasteur在研究酒石酸（tartaric acid）時，他發現溶液狀態的酒石酸會有光旋面會轉動，故被稱為「旋光(polarization)現象」，然而若是人工合成，即使它們結構相同、組成相同，卻沒有任何旋光現象。

Pasteur發現酒石酸在形成結晶體時，會有兩種呈現不對稱的結構，各自成鏡像。若研究這兩種分子結晶，可以發現有一個是以順時針（或右旋）旋轉，另一個則是逆時針（或左旋）。

• 這種具有旋光性的物質就叫「旋光性物質」或「光學活性物質」。

• 而這種現象叫旋光性(optical activity)。

目前，在食品加工時，了解分子的旋光性式十分重要的。因為不同的旋光性有不同的生理意義，包括：葡萄糖(glucose)一般都是右旋（一般我們用＋號代表），而人體也只能消化右旋的葡萄糖；而果糖就是左旋（一般用－號代表）

一般藥廠、食品廠都會用到的旋光度計，究竟是作用原理是什麼呢？
讓我們看下去：


旋光度計(polarimeter)的原理




這張是SEPA-300旋光度計所使用的原理

主要是借由光源發出589 nm的偏振光，產生特定光譜，當偏振光經過圖中的Faraday cell(如圖)，會改變偏磁面的方向(請詳見法拉第效應；Faraday effect)。



假設產生的光譜在faraday cell偏轉90度(假設是-90度)，在sample後面會有一個檢知器(photo diode)會將角度自動進行迴轉。


當光譜經過sample後會造成角度偏離原先的-90度，但在sample後方的photo diode會自動將光譜偏轉角度迴轉成原來的-90度，主要是利用photo diode後面零件會將得到的偏振光訊號回傳到前面的轉軸，慢慢恢復原先的-90度光譜角度。

簡單來說：就是平面偏振光經過sample後，若此sample有旋光性，會造成偏振光偏轉某一角度，此時微調後面的另一面偏振光面。

也因此可以我們可從另一偏振光面下面的轉軸得到的角度，可知目前樣品的旋光度。

目前的旋光度計


這是日本Horiba 【旋光光度計 SEPA-300】！
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它可以

• 直接更換三種燈源（鈉燈、汞燈、鎢燈），以對應不同波長

• 可更換不同波長的濾片

• 可直接更換cell基座溫控設備，不需外接。

• 準確度可達小數點後四位！！
  
  我們知道會影響到旋光的因素包含：測定物質的濃度、盛液管的長度、溫度、光波波長以及物質的特性等。
  
  此外，旋光度計也可以拿來檢測物質的純度。若要檢知的藥品與標準品的旋光度差異越大，代表藥品的純度越低。

因此選定適合的旋光度計對於製藥或食品加工而言就十分重要，因為每種參數都會影響精確度。

一般旋光度計當然也可以同時測量物質的濃度。

計算旋光度的公式：

φ =α × c × lφ是旋光度α是旋光率c是濃度（g/ml）l是盛液管的長度 （dm；1 dm=10 cm）