DE1121357B

DE1121357B - Method and device for determining the rotation of the plane of polarization in an optically active substance

Info

Publication number: DE1121357B
Application number: DED29139A
Authority: DE
Inventors: Auguste Louis Marie Antoi Rouy
Original assignee: Daystrom Inc
Current assignee: Daystrom Inc
Priority date: 1957-10-31
Filing date: 1958-10-14
Publication date: 1962-01-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Drehung der Polarisationsebene in einer optisch aktiven Substanz Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drehung der Polarisationsebene in einer optisch aktiven Substanz, bei dem polarisiertes Licht die Substanz durchsetzt und danach einen eine bestimmte Polarisationsebene besitzenden Analysator durchläuft. Bei Geräten der vorbenannten Art ist es bestimmt, daß hinter dem Analysator ein Lichtumformgerät vorgesehen ist, welches einen Ausgangsstrom erzeugt, dessen Größe der Energie des den Analysator verlassenden Lichtes entspricht. Eine solche bekannte Anordnung sieht beispielsweise vor, in den Strahlengang vor der die zu untersuchende Substanz enthaltenden Zelle abwechselnd die beiden Hälften eines zweifach unterteilten Polarisators einzuschieben, dessen Hälften in bezug auf die Polarisationsebene des Analysators symmetrisch nach verschiedenen Richtungen geneigt sind ; in beiden Stellungen des Polarisators wird dann hinter dem Analysator die Lichtintensität gemessen und aus dem Intensitätsverhältnis und unter Berücksichtigung der Winkel der Polarisatorhälften gegenüber der Polarisationsebene des Analysators die in der zu untersuchenden Substanz erfolgte Drehung der Polarisationsebene errechnet. Method and device for determining the rotation of the plane of polarization in an optically active substance The invention relates to a method and a Device for rotating the plane of polarization in an optically active substance, the polarized light penetrates the substance and then a certain one Polarization plane owning analyzer passes through. For devices of the aforementioned It is determined that a light converter is provided behind the analyzer, which generates an output current, the magnitude of which is the energy of the analyzer of leaving light. Such a known arrangement sees, for example before, in the beam path in front of the cell containing the substance to be examined alternately insert the two halves of a polarizer that is divided into two parts, its halves symmetrically with respect to the plane of polarization of the analyzer are inclined in different directions; in both positions of the polarizer then measured the light intensity behind the analyzer and based on the intensity ratio and taking into account the angle of the polarizer halves with respect to the plane of polarization of the analyzer, the rotation of the plane of polarization in the substance to be examined calculated.

Die Erfindung beruht auf einer Automatisierung des vorgenannten Verfahrens und kennzeichnet sich dadurch, daß der in die Substanz eintretende Lichtstrahl unter Erhalt seiner Strahlachse sprungweise in bezug auf seine Polarisationsebene abwechselnd in positiver und negativer Richtung mit konstanter Frequenz gedreht wird und daß hierbei die auftretenden Schwankungen der Energie des Lichtes beim Austreten aus dem Analysator zur Bestimmung der winkelmäßigen Drehung des polarisierten Lichtes in der Substanz ausgenutzt werden. The invention is based on an automation of the aforementioned method and is characterized in that the light beam entering the substance is below Obtaining its beam axis by leaps and bounds alternately with respect to its plane of polarization is rotated in positive and negative direction with constant frequency and that here the fluctuations in the energy of the light that occur when it exits the analyzer to determine the angular rotation of polarized light be exploited in substance.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Gleichstromkomponente des Meßgerätes, welches die Intensität des aus dem Analysator austretenden Lichtes mißt, isoliert, um die Summe der Lichtintensitäten während der beiden Phasen der Modulation des Lichtstrahles in bezug auf Polarisationsrichtung zu bilden, während die Wechselstromkomponente die Differenz der Intensitäten in den beiden Phasen charakterisiert. Aus dem Vergleich der Gleichstromkomponente und der Wechselstromkomponente läßt sich dann in einem Quotientenmeßgerät der gesuchte Drehwinkel zur Anzeige bringen. Hierbei wird zweckmäßigerweise die mittlere Amplitude der Wechselstromkomponente an einer Gleichstrombrücke gemessen, an deren erregende Eckpunkte der Strom des Lichtumformgerätes geleitet wird, welches von dem aus dem Analysator aus- tretenden Licht beaufschlagt wird, während an die gleichen Eckpunkte mit entgegengesetzter Polarität ein Gleichstrom geführt wird, der größenmäßig der Gleichstromkomponente entspricht und von einem Lichtumformgerät erzeugt wird, welches direkt von der Strahlung der den Polarisationsapparat speisenden Lichtquelle abgeleitet wird. In a preferred embodiment of the invention, the direct current component of the measuring device, which measures the intensity of the light emerging from the analyzer measures, isolated, the sum of the light intensities during the two phases of the Modulation of the light beam with respect to the direction of polarization while the alternating current component characterizes the difference in the intensities in the two phases. From the comparison of the direct current component and the alternating current component lets Then display the rotation angle sought in a quotient measuring device. The mean amplitude of the alternating current component is expediently used here measured on a direct current bridge, at whose exciting corner points the current of the Light converter, which is controlled by the analyzer from kicking Light is applied while at the same corner points with opposite ones Polarity a direct current is carried, the magnitude of the direct current component corresponds and is generated by a light converter, which is generated directly from the radiation the light source feeding the polarization apparatus is derived.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß der Analysator oder der Polarisator drehbar ausgestaltet sind und der von dem hinter dem Analysator angeordneten Lichtumformorgan erzeugte Wechselstrom bzw. dessen Verschwinden als Kriterium benutzt wird, das auch nach Austreten aus der die zu untersuchenden Substanz enthaltenden Zelle die Polarisationsrichtung des Lichtes senkrecht zur Polarisationsebene des Analysators liegt. Another useful embodiment provides that the analyzer or the polarizer are designed to be rotatable and that of the one behind the analyzer arranged Lichtumformorgan generated alternating current or its disappearance as Criterion is used that also after leakage from the substance to be examined containing cell the polarization direction of the light perpendicular to the polarization plane of the analyzer.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es wichtig, den Einfluß von Inhomogenitäten in der zu untersuchenden Substanz auszuschalten ; zu diesem Zwecke durchsetzen die abwechselnd zur Wirkung gelangenden Lichtstrahlen verschiedener Polarisationsrichtung auf dem gleichen Wege gleiche Teile der zu untersuchenden Substanz, sie können dabei vollständig den Behälterquerschnitt ausnutzen. When carrying out the method according to the invention, it is important to eliminate the influence of inhomogeneities in the substance to be examined ; for this purpose the alternating rays of light prevail different polarization directions on the same path the same parts of those to be examined Substance, you can fully utilize the cross-section of the container.

Der Erfindungsgegenstand ist an Hand der ein Ausf iihrungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. The subject matter of the invention is based on an exemplary embodiment Illustrative drawing explained.

Von den Figuren zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung, und zwar teilweise in Schnittwiedergabe, welche die Anordnung der verschiedenen Teile eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles der Erfindung charakterisiert, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Abänderung der in Fig. I dargestellten Ausführungsform, wobei zwei Polarisatoren in Schwingbewegungen versetzt werden, so daß sie abwechselnd in den Lichtstrahl eingebracht und wieder herausgerückt werden, Fig. 3 den in Fig. 2 zur Anwendung gelangenden Schirm, wobei eine relative Verdrehung der Polarisatoren aus der normalen, d. h. der Ruhelage, gezeigt ist, Fig. 4 eine Schaltungsanordnung, welche die elektrische Ausgangsenergie des zur Umformung der Lichtenergie dienenden Organs zeigt, Fig. 5 ein Quotientenmeßgerät für direkte Messungen, welches verschiedene Verhältnisse der dem Licht-Umformgerät entnommenen Energien zu messen gestattet, Fig. 6 ein Vektordiagramm, welches die verschiedenen Funktionsweisen erläutert, die im Zusammenhang mit der Erfindung zu beachten sind, wenn es sich darum handelt, die Abweichung eines optischen aktiven chemischen Stoffes von einer Normalkonzentration zu bestimmen ; dabei gestattet die Anordnung die Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit, Fig. 7 das Diagramm der Abweichungsmessung bei einer gegebenen optischen Drehung #9, Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Anordnung, welche Modulation des polarisierenden Lichtes durch Anwendung von zwei rechtsdrehenden und linksdrehenden Organen bewirkt, Fig. 9 und 10 Vektordiagramme, die für die erfindungsgemäße Anordnung maßgeblich sind, Fig. 11 einen Hauptschnitt einer erfindungsgemäßen Meßanordnung hoher Präzision, die winkelmäßige Drehung des Polarisationsgerätes zu messen gestattet, Fig. 12 eine schematische Darstellung einer mikroskopischen Anordnung, welche gestattet, die Größe der winkelmäßigen Drehung der Polarisationsanordnung gemäß Fig. 11 abzulesen, Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung des durch das Okular des Mikroskops beobachteten Gesichtsfeldes, wobei die Anordnung denen der Fig. 11 und 12 entspricht, Fig. 14 die Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die Quarzplatten für die Drehung der Polarisationsebene des polarisierten Lichtes drehbar angeordnet sind, Fig. 15 einen vertikalen durch die Mittelebene gelegten Querschnitt der in Fig. 14 dargestellten Anordnung, Fig. 16 elektrische Stromkurven, die die Ausgangsenergie des dem Lichtumformgerät bei einer Anordnung gemäß Fig. 14 und 15 entnommenen Lichtes wiedergibt, Fig. 17 eine Kurve, welche das Drehvermögen von Quarz in Abhängigkeit der Wellenlänge wiedergibt, Fig. 18 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit verschiedener Faktoren von der Dispersion des optischen Drehvermögens wiedergibt, und Fig. 19 ein Vektordiagramm, welches der mathematischen Erläuterung der Ausführungen dient, die in bezug auf die Dispersion des optischen Drehvermögens zu machen sind.1 shows a schematic representation of the figures, namely partly in sectional representation showing the arrangement of the various parts of a Embodiment according to the invention characterizes the invention, Fig. 2 a schematic representation of a modification of the embodiment shown in FIG. whereby two polarizers are made to oscillate so that they alternate be introduced into the light beam and moved out again, Fig. 3 shows the in Fig. 2 used screen, with a relative rotation of the polarizers from the normal, d. H. the rest position is shown, Fig. 4 shows a circuit arrangement, which is the electrical output energy of the used to transform the light energy Organs shows, Fig. 5 shows a quotient measuring device for direct measurements, which various Allows the ratios of the energies taken from the light converter to be measured, 6 is a vector diagram which explains the different modes of operation, which must be observed in connection with the invention when it comes to the deviation of an optically active chemical substance from a normal concentration to determine; the arrangement allows a high measurement accuracy to be achieved, 7 shows the diagram of the deviation measurement for a given optical rotation # 9, Fig. 8 is a schematic representation of an arrangement which modulation of polarizing light by using two clockwise and counterclockwise Organs causes, Fig. 9 and 10 vector diagrams necessary for the arrangement according to the invention 11 shows a main section of a measuring arrangement according to the invention high precision, which allows the angular rotation of the polarization device to be measured, 12 is a schematic representation of a microscopic arrangement which allows read off the magnitude of the angular rotation of the polarization arrangement according to FIG. 11, 13 is an enlarged illustration of what is observed through the eyepiece of the microscope Field of view, the arrangement corresponding to that of FIGS. 11 and 12, FIG. 14 the front view of a further embodiment of the invention, wherein the quartz plates arranged rotatably for the rotation of the plane of polarization of the polarized light 15 is a vertical cross section taken through the median plane of the in Fig. 14 illustrated arrangement, Fig. 16 electrical current curves showing the output energy of the light taken from the light converter in an arrangement according to FIGS. 14 and 15 Fig. 17 shows a curve which shows the rotatability of quartz as a function of shows the wavelength, FIG. 18 is a diagram showing the dependence of various Represents factors of dispersion of optical rotatability, and Fig. 19 a vector diagram, which serves to explain the explanations mathematically, the to be made with respect to the dispersion of the optical rotatability.

In Fig. 1 ist die optische Achse des erfindungsgemäßen Apparates durch die Linie YY'bezeichnet. In Fig. 1 is the optical axis of the apparatus of the invention denoted by the line YY '.

Eine Lichtquelle 10, die entweder eine Wolfram-Fadenlampe oder eine Hochdruck-Quecksilber-Bogenlampe sein kann, sendet Lichtstrahlen aus, die mittels eines optischen Kondensors 11 gesammelt werden.A light source 10, which is either a tungsten filament lamp or a High pressure mercury arc lamp, emits rays of light by means of an optical condenser 11 are collected.

Ein Filter 12 absorbiert die Wärmestrahlen, während das monochromatische Filter 13, das entweder ein Absorptions-oder ein Interferenzfilter sein kann, einen engen Bereich aus dem Lichtspektrum isoliert.A filter 12 absorbs the heat rays while the monochromatic Filter 13, which can be either an absorption or an interference filter, a narrow area isolated from the light spectrum.

Ein Hohlspiegel 14 ist in bezug auf die optische Achse zentriert und vergrößert die Lichtmenge, die in das optische System eintritt.A concave mirror 14 is centered with respect to the optical axis and increases the amount of light entering the optical system.

Nach Durchsetzen des Filters 13 wird das im wesentlichen parallele Strahlenbündel durch eine zweite Sammellinse 15 gesammelt, welche bewirkt, daß die eintretenden parallelen Strahlen auf den Brennpunkt F, der auf der optischen Achse liegt, konzentriert werden. After passing through the filter 13, the substantially parallel Beams collected by a second converging lens 15, which causes the incoming parallel rays on the focal point F, which is on the optical axis be concentrated.

Bevor indessen die Strahlen diesen Brennpunkt erreichen, durchsetzen sie eine Zerstreuungslinse 16, deren Brennpunkt mit dem Brennpunkt F zusammenfällt. Dementsprechend wird durch die Zerstreuungslinse 16 das Strahlenbündel in ein paralleles Strahlenbündel geringen Durchmessers umgeformt, welches zentrisch in bezug auf die optische Achse YY'liegt.Before the rays reach this focal point, however, prevail they have a diverging lens 16, the focal point of which coincides with the focal point F. Correspondingly, the diverging lens 16 turns the beam into a parallel one Small-diameter bundle of rays reshaped, which is centric with respect to the optical axis YY 'lies.

Auf diese Weise wird beträchtlich die Dichtigkeit des Lichtflusses pro Einheit des Querschnittes des Strahles erhöht, wodurch man zu geringeren Abmessungen und geringeren Kosten der verschiedenen Apparateteile gelangt. Dieselbe Konzentration der Lichtstrahlung zu einem schmalen Bündel könnte dadurch erzielt werden, daß die Zerstreuungslinse 16 durch eine konvergierende Linse ersetzt wird, die hinter dem Brennpunkt F in bezug auf die Fortpflanzungsrichtung des Lichtes liegt, indem eine solche Linse von dem Brennpunkt F um ihre Brennweite entfernt ist. Eine solche Anordnung vergrößert aber die Gesamtlänge des optischen Systems um die doppelte Brennweite der letztgenannten Linse. Abgesehen von dem Vorteil der geringeren Baulänge, bewirkt die Anwendung der divergierenden Linse 16, die sozusagen ein negatives Element darstellt, den Ausgleich sphärischer und chromatischer Aberrationen der optischen Systeme des Gerätes. Ein konzentrierter schmaler paralleler Lichtstrahl tritt aus der negativen Linse 16 aus und verläuft weiter in Richtung der optischen Achse YY'und durchsetzt ein das Licht polarisierendes Organ 17. Ein solcher Polarisator kann ein Polarisationsfilm, ein Nicolprisma oder eine Anordnung sein, die senkrecht zu der Hauptrichtung YY'angeordnet ist. Die Polarisationsebene des Polarisators 17 ist so ausgerichtet, wie durch die Linie O Pl angedeutet ist. Es bildet daher der die Lichtschwingung repräsentierende Vektor OEo einen vorgegebenen Winkel-x in bezug auf die Bezugsachse O X, wobei die genannte Bezugsachse senkrecht zu der Vertikalachse O Z und der optischen Achse Y Y'liegt.In this way the tightness of the light flow becomes considerable per unit of the cross section of the beam increased, resulting in smaller dimensions and lower cost of the various parts of the apparatus. Same concentration the light radiation into a narrow beam could be achieved in that the Diverging lens 16 is replaced by a converging lens behind the Focal point F in relation to the direction of propagation of the light is by a such lens is removed from the focal point F by its focal length. Such an arrangement but increases the total length of the optical system by twice the focal length the latter lens. Apart from the advantage of the shorter overall length, causes the use of the divergent lens 16, which is, so to speak, a negative element, the compensation of spherical and chromatic aberrations of the optical systems of the Device. A concentrated narrow parallel beam of light emerges from the negative Lens 16 and continues in the direction of the optical axis YY 'and passes through a light polarizing organ 17. Such a polarizer can be a polarizing film, be a Nicol prism or an arrangement perpendicular to the main direction YY ' is. The plane of polarization of the polarizer 17 is oriented as indicated by the Line O Pl is indicated. It is therefore the one that represents the oscillation of light Vector OEo a predetermined angle-x with respect to the reference axis O X, where the said reference axis perpendicular to the vertical axis O Z and the optical axis Y Y 'lies.

Nach Durchsetzen des Polarisators 17 trifft das nunmehr polarisierte Licht auf das durchsichtige und mit ebenen Endflächen versehene Gefäß 18, wobei dieses Gefäß aus einem Material besteht, welches mit dem zu untersuchenden Stoff oder dessen Lösungen, die sich in dem Gefäß befinden, keine Brechung verursacht. Das Gefäß 18 ist so ausgebildet, daß es zwei durchsichtige planparallele Endwandungen besitzt, deren innere Flächen einen bestimmten meßbaren Abstand I voneinander aufweisen. Eine Halterungsvorrichtung, beispielsweise ein verschiebbarer Schlitten 19, der verschiebbar in entsprechenden Gleitbahnen 20 angeordnet ist, trägt das Gefäß 18 und gestattet, es in bezug auf die optische Achse YY' zu zentrieren. Wenn das Gefäß 18 sich auf dem Halterungsorgan richtig befindet, so sind die durchsichtigen Endflächen senkrecht zu der Richtung des Lichtstrahles. Ein zweites, ähnliches Proberohr 18'ist ebenfalls auf dem Schlitten 19 angeordnet und kann für die nachstehend zur Erörterung gelangenden Zwecke in den Lichtstrahl hineingerückt und aus demselben herausgerückt werden. After passing through the polarizer 17, the now polarized one hits Light on the transparent and provided with flat end surfaces vessel 18, wherein this vessel consists of a material which is compatible with the substance to be examined or its solutions, which are in the vessel, do not cause rupture. The vessel 18 is designed so that there are two transparent plane-parallel end walls possesses whose inner surfaces a certain measurable distance I have from each other. A mounting device, for example a slidable one Carriage 19, which is arranged displaceably in corresponding slideways 20, supports the vessel 18 and allows it to be centered with respect to the optical axis YY '. If the vessel 18 is correctly located on the holding member, then the transparent ones End faces perpendicular to the direction of the light beam. A second, similar sample tube 18 'is also arranged on the carriage 19 and can be used for the following to The purposes of the discussion are moved into and out of the ray of light be pushed out.

Die optisch aktive Lösung, die sich in dem Gefäß 18 befindet, bewirkt eine Drehung der Polarisationsebene des optischen Strahlenbündels um die optische Achse YY'. Das Maß der winkelmäßigen Drehung wird um so größer, je mehr der Lichtstrahl durch die chemische Lösung hindurchtritt, und hängt ferner von dem optischen Drehungsvermögen der Lösung ab. Im Abstand von dem linken Ende des Gefäßes 18 befindet sich ein Analysator 21, der ebenfalls aus einem Polarisationsfilm, einem Nicolprisma od. dgl. bestehen kann, wobei die Polarisationsebene OAn mit der Bezugsachse OX zusammenfällt. Beim Durchsetzen der Flüssigkeit dreht sich die Polarisationsebene des Lichtstrahles um den Winkel 0, wobei die Größe des Winkels @ von dem optischen Drehungsvermögen der Lösung abhängt ; weiter hängt der Winkel 0 von der Länge des Lichtweges in der Lösung ab sowie von der Länge der Welle des Lichtstrahles und der Konzentration der Lösung. Dementsprechend wird der Lichtschwingungsvektor, der durch den Vektor OEo an dem Polarisator 17 charakterisiert ist und mit der Polarisationsachse des Polarisators übereinstimmt, um den Winkel 0 gedreht, wie dies durch den Vektor O Eo am Analysator angedeutet ist. Die Energie E des Lichtstrahles beim Verlassen des Analysators ist proportional dem Quadrat der Lichtamplitude beim Eintreten in den Polarisator 17, multipliziert mit dem Kosinus des Phasenwinkels, d. h. dem Winkel, der zwischen der Ebene der Polarisation OP, des Polarisators 17 und der Ebene der Polarisation OAn des Analysators 21 gebildet wird. Im vorliegenden Falle beträgt dieser Phasenwinkel-x -O. The optically active solution, which is located in the vessel 18, causes a rotation of the plane of polarization of the optical beam around the optical Axis YY '. The degree of angular rotation becomes greater the more the light beam passes through the chemical solution and also depends on the optical rotatability the solution. An analyzer is located at a distance from the left end of the vessel 18 21, which also consists of a polarizing film, a Nicol prism or the like can, the plane of polarization OAn coinciding with the reference axis OX. At the When the liquid passes through, the plane of polarization of the light beam rotates around the angle 0, where the size of the angle @ depends on the optical rotatability depends on the solution; furthermore, the angle 0 depends on the length of the light path in the Solution as well as the length of the wave of the light beam and the concentration the solution. Accordingly, the light oscillation vector determined by the vector OEo is characterized on the polarizer 17 and with the polarization axis of the Polarizer coincides, rotated by the angle 0, as indicated by the vector O Eo is indicated on the analyzer. The energy E of the light beam when leaving of the analyzer is proportional to the square of the light amplitude as it enters the polarizer 17 multiplied by the cosine of the phase angle, i.e. H. the angle between the plane of polarization OP, the polarizer 17 and the plane of Polarization OAn of the analyzer 21 is formed. In the present case, this phase angle-x -O.

Ein Lichtumsetzorgan 23, welches eine Sperrschicht-Photozelle sein kann, formt die Lichtenergie, die auf die empfindliche Vorderfläche der Zelle fällt, in einen elektrischen Strom um, der der Lichtintensität proportional ist. Ein geeignetes elektrisches Anzeigeinstrument 24 ist an die Klemmen der Photozelle angeschlossen und mißt den elektrischen Strom, der durch die Photozelle erzeugt wird. A light converter 23 which can be a barrier photocell can, forms the light energy that falls on the sensitive front surface of the cell, into an electric current proportional to the intensity of the light. A suitable one electrical display instrument 24 is connected to the terminals of the photocell and measures the electrical current generated by the photocell.

Um den Winkel der optischen Rotation 0, die durch die chemisch aktive Substanz bedingt ist, zu bestimmen, wird das Proberohr 18'mit einer Lösung oder mit destilliertem Wasser gefüllt und in den Strahlengang gebracht, um den Ausgangsstrom der Photozelle für einen bestimmten Wert des einfallenden Lichtes 10 zu eichen, wobei der Polarisator sich ebenfalls im Strahlengang befindet. Verschiedene Möglichkeiten für die Eichung bestehen, es ist indessen zu bevorzugen, die Eichung durch Drehen der Photozelle um die Vertikalrichtung OZ, die senkrecht zu der Polarisationsachse des Analysators liegt, durchzuführen. Eine solche Eichung bietet verschiedene Vorteile. Es ist hierbei zweckmäßig, daß die gewünschte Bedingung der Unabhängigkeit von dem Außenwiderstand des Meßkreises vorhanden ist, die bei linearem Ansprechen des Meßgerätes 24 beliebig klein sein kann. Die Drehung der Photozelle bringt ferner keine Beeinträchtigung der Verteilung und der Geometrie des Lichtstrahles mit sich. Ferner ist zu beachten, daß der Lichtverkehr OE des von dem Analysator 21 ausgehenden Lichtes senkrecht zur Drehachse OZ der Photozelle liegt und daher stets in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche der Photozelle liegt und nicht durch die durchsichtige Deckschicht reflektiert werden kann, die sich normalerweise auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Photozelle aus Gründen des Schutzes derselben befindet. To the angle of optical rotation 0 created by the chemically active Substance is conditioned, too determine, the sample tube 18 'with a solution or with Filled with distilled water and placed in the beam path to the output stream to calibrate the photocell for a certain value of the incident light 10, the polarizer is also located in the beam path. Various possibilities for calibration, it is preferable, however, to calibrate by turning of the photocell around the vertical direction OZ, which is perpendicular to the polarization axis of the analyzer. Such a calibration offers various advantages. It is useful here that the desired condition of independence from the External resistance of the measuring circuit is present, the linear response of the measuring device 24 can be arbitrarily small. The rotation of the photocell also has no adverse effect the distribution and the geometry of the light beam. It should also be noted that that the light traffic OE of the light emanating from the analyzer 21 is perpendicular to the axis of rotation OZ of the photocell and therefore always in a plane perpendicular to the Surface of the photocell and is not reflected by the transparent cover layer which can normally be found on the photosensitive surface of the photocell for reasons of protection of the same.

Nach der Eichung, d. h., nachdem die Photozelle so gedreht wurde, daß auf dem Meßinstrument 24 ein geeigneter Bezugswert sich ergab, wird der Schlitten 19 bewegt, so daß die Proberöhre 18 für die Röhre 18' in den Strahlengang gebracht wird, wobei die Röhre 18 die optisch aktive zu untersuchende Lösung enthält, und es wird der entsprechende Stromwert I1 an dem Meßinstrument 24 abgelesen. After calibration, i.e. i.e. after the photocell has been rotated that a suitable reference value resulted on the measuring instrument 24, the slide 19 moved so that the sample tube 18 for the tube 18 'is brought into the beam path , the tube 18 containing the optically active solution to be examined, and the corresponding current value I1 is read from the measuring instrument 24.

Es wird dann der Polarisator 17'in den Strahlengang gebracht an Stelle des Polarisators 17, und nachdem eine Eichung wie zuvor durchgeführt wurde, wird der neue Stromwert/2 an dem Meßinstrument 24 abgelesen, wenn das Rohr 18 sich im Strahlengang befindet. Die zweite Stellung des Polarisators 17'ist derart, daß die Polarisationsebene einen Winkel +x in bezug auf die Achse OX bildet. Es ist darauf hinzuweisen, daß die beiden Polarisatoren 17 und 17' unter gleichen und entgegengesetzten Winkeln x in bezug auf die Achse OX ausgerichtet werden. Das Verhältnis r des Unterschiedes zu der Summe der beiden Ablesungen an dem Meßinstrument 24 ergibt sich zu I-12 li-E- + 12 Wie im einzelnen in einer älteren Patentanmeldung behandelt ist, ist die Drehung 0 der Polarisationsebene des Lichtes, welches die Substanz in dem Rohr 18 durchsetzt, durch das Verhältnis der Differenz zur Summe der beiden Stromwerte gegeben, nämlich dabei ist 0 in Radian gemessen, und 11 und/2 sind die vorgenannten Meßwerte des Lichtes.The polarizer 17 'is then brought into the beam path instead of the polarizer 17, and after a calibration has been carried out as before, the new current value / 2 is read on the measuring instrument 24 when the tube 18 is in the beam path. The second position of the polarizer 17 'is such that the plane of polarization forms an angle + x with respect to the axis OX. It should be noted that the two polarizers 17 and 17 'are aligned at equal and opposite angles x with respect to the axis OX. The ratio r of the difference to the sum of the two readings on the measuring instrument 24 results in I-12 li-E- + 12 As discussed in detail in an earlier patent application, the rotation 0 is the plane of polarization of the light which the substance in penetrated the pipe 18, given by the ratio of the difference to the sum of the two current values, namely where 0 is measured in radians, and 11 and / 2 are the aforementioned measured values of light.

Die Empfindlichkeit der Anordnung hängt von dem gewählten Winkel x ab, so daß bereits für eine sehr geringe Lange l des in der Lösung zurückgelegten Weges der Winkel 0 in solcher Weise verstärkt werden kann, daß in den meisten Fällen es nicht erforderlich ist, eine Verstärkung der Ausgangsströme der Photozelle vorzusehen. The sensitivity of the arrangement depends on the angle chosen x, so that for a very short length l of the covered in the solution Path of the angle 0 can be reinforced in such a way that in most cases it is not necessary to provide an amplification of the output currents of the photocell.

Die zuvor beschriebene Anordnung macht erforderlich, daß nacheinander Handgriffe ausgeführt werden, um die beiden Polarisatoren 17 und 17'in den Strahlengang und aus demselben heraus zu rucken, und ebenso müssen die beiden Proberöhren, welche das Lösungsmittel und die zu untersuchende Lösung enthalten, bewegt werden. Obwohl der bewegbare Schlitten 19 solche Bewegungen erleichtert, ist trotzdem die Anordnung noch verhältnismäßig träge zu bedienen und kann nicht benutzt werden, um laufende Meßwerte zu liefern. The arrangement described above requires that one after the other Hand movements are carried out to put the two polarizers 17 and 17 'in the beam path and to jerk out of it, and likewise the two test tubes must which contain the solvent and the solution to be investigated. Even though the movable carriage 19 facilitates such movements, the arrangement is nonetheless still relatively sluggish to use and cannot be used, to deliver ongoing measured values.

Es ist indessen möglich, die Anordnung so abzuändern, daß direkt die Summe und die Differenz der beiden Ausgangsströme der Photozelle gemessen werden können. Der Grundgedanke der Anordnung ist derselbe und beruht auf einer Abänderung der Polarisatoranordnung. Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. In dem Lichtstrahl, der in der Richtung YY'verläuft, befindet sich ein Schirm 26, der eine rechteckige Blendenöffnung a, b, c, d besitzt, die zentrisch zu der optischen Achse liegt. It is, however, possible to modify the arrangement so that directly the sum and the difference of the two output currents of the photocell can be measured can. The basic idea of the arrangement is the same and is based on a modification the polarizer assembly. Such an embodiment of the invention is shown in Fig. 2 shown. In the light beam that runs in the direction YY 'there is a Screen 26, which has a rectangular aperture a, b, c, d, which is centrically to the optical axis.

Die beiden Polarisatoren 27, 27', deren Polarisationsachsen °P1 und OP2 die Winkel + undX in bezug auf die Richtung OX des Analysators 28 bilden, sind fest nebeneinander in einem Rahmen 29 angeordnet.The two polarizers 27, 27 ', whose polarization axes ° P1 and OP2 form the angles + andX with respect to the direction OX of the analyzer 28 arranged firmly next to one another in a frame 29.

Die Polarisatoren befinden sich unmittelbar nebeneinander mit ihren Kanten angeordnet, und die Trennungslinie MN wird normalerweise durch die optische Achse YY'durchsetzt. Der Rahmen 29 wird von vier Auslegerfedem 30 getragen, die an ihren unteren Enden gehaltert sind. Ferner dienen zur Halterung die Arme 31. Ein Solenoidkern 32 ist mit seinem einen Ende an dem Rahmen 29 befestigt und so angeordnet, daß er bei Erregung der Solenoidspule 33, die durch einen Wechselstrom vorgenommen werden kann, angezogen wird. Bei Erregung der Spule 33 wird der Rahmen 29 aus seiner Gleichgewichtsstellung gebracht und führt eine harmonische Schwingbewegung um die optische Achse YY'aus.The polarizers are right next to each other with theirs Edges are arranged, and the dividing line MN is usually through the optical Axis YY 'enforced. The frame 29 is supported by four cantilever springs 30 which are supported at their lower ends. The arms 31 are also used for holding purposes. A solenoid core 32 is fixed at its one end to the frame 29 and so arranged that he when energized the solenoid coil 33, which by an alternating current can be made is tightened. When the coil 33 is energized, the frame 29 brought out of its equilibrium position and performs a harmonious swinging movement around the optical axis YY '.

Bei einer solchen Anordnung unterliegen die vier Federn gleichen elastischen Deformationen, dergestalt, daß der Rahmen 29 in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse YY'mit einer Frequenz schwingt, die durch die Elastizität der Federn und der Masse der elastisch angeordneten Bauteile bedingt ist, wobei diese Frequenz gleich oder angenähert gleich der Frequenz des die Solenoidspule erregenden Stromes ist. Es ist zweckmäßig, hinreichend viel Viskosedämpfung auf das Schwingsystem wirken zu lassen. so daß eine hohe kristische Abstimmung nicht auftritt.In such an arrangement, the four springs are subject to the same elastic Deformations such that the frame 29 in a direction perpendicular to the optical axis YY 'oscillates at a frequency determined by the elasticity of the springs and the mass of the elastically arranged components is conditional, wherein this frequency equal to or approximately equal to the frequency of the current energizing the solenoid coil is. It is advisable to have a sufficient amount of viscous damping act on the oscillating system allow. so that a high critical vote does not occur.

Die Stärke des Wechselstromes, der die Spule 33 erregt, wird unter Anwendung üblicher Mittel so gewählt, daß die Amplitude der harmonischen Bewegung einen solchen Wert annimmt, daß die Trennungslinie MN zwischen den Polarisatoren 27, 27' von der einen Kante ad der Öffnung des Schirmes 26 bis zur anderen Kante bc schwingt.The strength of the alternating current that excites the coil 33 is below Use common means chosen so that the amplitude of the harmonic movement assumes such a value that the dividing line MN between the polarizers 27, 27 'from one edge ad the opening of the screen 26 to the other edge bc swings.

Ein Gefäß 34, in welchem sich die aktive Lösung, die untersucht werden soll, befindet, ist in dem optischen Strahlengang zwischen dem Polarisator und dem Analysator 28 angeordnet. Wie in Fig. 1 fällt das Licht, das aus dem Analysator 28 heraustritt, auf die empfindliche Oberfläche einer Photozelle 23 und wird in einen entsprechenden elektrischen Stromwert umgewandelt. A vessel 34 in which there is the active solution to be examined is, is located in the optical path between the polarizer and the Analyzer 28 arranged. As in Fig. 1, the light that falls out of the analyzer 28 emerges on the sensitive surface of a photocell 23 and is in converted to a corresponding electrical current value.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 ist es wichtig, daß der Rahmen 29 in Richtung der Achse OX senkrecht zu der optischen Achse YY'schwingt, ohne daß eine Drehung stattfindet. Einer anderen Ausführungsform kann der Solenoidkern durch einen elektrischen Motor ersetzt werden, der eine Kurbel und ein Verbindungsgestänge betätigt. In the arrangement according to FIG. 2, it is important that the frame 29 in the direction of the axis OX perpendicular to the optical axis YY 'without a rotation takes place. Another embodiment can be the solenoid core an electric motor, which has a crank and a connecting linkage actuated.

Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich in einfacher Weise aus Fig. 3. Praktisch gesprochen ist der Lichtstrahl, welcher die Photozelle trifft, eine Mischung aus den OX-Komponenten der beiden polarisierten Strahlenbündel der Winkel-a + 19 und +, x + 19, wobei e der optische Drehwinkel in der zu untersuchenden Flüssigkeit ist. Es ist daher die gesamte Lichtenergie, die die Photozelle erreicht, Hierbei bedeutet Ao = die Amplitude der Lichtschwingung, d = die vertikale Breite der Blendenöffnung a, b, c, d (vgl. Fig. 2), a = die Amplitude der harmonischen Bewegung des Polarisators, x = die momentane Lage der Trennungslinie MN in bezug auf die Mittellinie der Blendenöffnung.The mode of operation of the arrangement can be seen in a simple manner from FIG. 3. In practical terms, the light beam which hits the photocell is a mixture of the OX components of the two polarized beams of the angles -a + 19 and +, x + 19, where e is the optical angle of rotation in the liquid to be examined. It is therefore the total light energy that reaches the photocell Ao = the amplitude of the light oscillation, d = the vertical width of the aperture a, b, c, d (see Fig. 2), a = the amplitude of the harmonic movement of the polarizer, x = the current position of the dividing line MN in with respect to the center line of the aperture.

Da der Abstand x die Amplitude der harmonischen Bewegung in jedem Augenblick andeutet, so gilt : x = asincot hierbei wurde die maximale Amplitude, wie oben angegeben, so gewählt, daß sie gleich der halben Länge a-b der Blendenöffnung ist. Since the distance x is the amplitude of the harmonic motion in each Moment indicates, the following applies: x = asincot here was the maximum amplitude, as indicated above, chosen so that it is equal to half the length a-b of the aperture is.

Indem der Ausdruck gemäß Gleichung (2) entwickelt wird, ergibt sich Dieser Ausdruck der resultierenden Energie ist insofern von Interesse, als die Größe betroffen ist : Aoda (I + cos 2a cos 2/9). (4) Die letztgenannte Größe ist gleich der Summe der Intensitäten Ei+. E der Lichtenergien, welche den Polarisationsebenen der Polarisatoren entsprechen, wobei ein Multiplikationsfaktor da auftritt. Das Produkt da ist gleich der Größe der Fläche der Blendenöffnung a, b, c, d in dem Schirm und kann als die Gleichstromkomponente des Ausgangsstromes der Photozelle angesehen werden. Andererseits ist der Ausdruck oda da sin 2 a sin 20 sin co t (5) eine harmonische Schwingung, deren maximale Ampli- tude dem Differenzwert Ex-ex der durchgelassenen Lichtenergien entspricht, wobei die Polarisatoren die Orientierung Pi und P2 besitzen und ein konstanter Faktor da (der der Größe der Blendenöffnung entspricht) auftritt. Auf diese Weise wird die Wechselstromkomponente des Ausgangsstromes der Photozelle wiedergegeben.Developing the expression according to equation (2) results This expression of the resulting energy is of interest insofar as the quantity is concerned: Aoda (I + cos 2a cos 2/9). (4) The latter quantity is equal to the sum of the intensities Ei +. E of the light energies which correspond to the polarization planes of the polarizers, with a multiplication factor da occurring. The product da is equal to the size of the area of the aperture a, b, c, d in the screen and can be regarded as the direct current component of the output current of the photocell. On the other hand, the expression oda da sin 2 a sin 20 sin co t (5) is a harmonic oscillation, the maximum amplitude of which corresponds to the difference value Ex-ex of the transmitted light energies, the polarizers having the orientation Pi and P2 and a constant factor da (which corresponds to the size of the aperture) occurs. In this way the alternating current component of the output current of the photocell is reproduced.

In Fig. I mißt das Gleichstrom-Meßgerät 24 nur die Gleichstromkomponente Aõ da (I + cos 2acos 20). In Fig. I, the DC meter 24 measures only the DC component Aõ da (I + cos 2acos 20).

Die Wechselstromkomponente beeinträchtigt die Anzeige des Meßinstrumentes nicht, da man die Winkelgeschwindigkeit co sehr groß wählen kann im Vergleich zu der natürlichen Frequenz des beweglichen Systems des Meßinstrumentes, wobei das Zeitintegral über eine vollständige Periode Null ist. The AC component affects the meter reading not, since the angular velocity co can be selected to be very large compared to the natural frequency of the moving system of the measuring instrument, the Time integral over a complete period is zero.

In Fig. 2 sind die Ausgangsklemmen der Photozelle 23 mit der Primärwicklung eines Transformators verbunden, dessen Sekundärwicklung an einen Vollwellengleichrichter 36 angeschlossen ist. Die Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke sind an ein Gleichstromgerät 24 angeschlossen. Auf diese Weise wird die Amplitude des gleichgerichteten Stromes i, die proportional dem Wechselstrom in der Primärwicklung des Transformators ist, durch das Meßgerät 24 angezeigt, und man erhält in bezug auf den Mittelwert den Wert 2 iavg - #i. In Fig. 2 the output terminals of the photocell 23 are with the primary winding connected to a transformer, its secondary winding to a full wave rectifier 36 is connected. The output terminals of the rectifier bridge are connected to a DC device 24 connected. In this way, the amplitude of the rectified current i, which is proportional to the alternating current in the primary winding of the transformer, indicated by the meter 24, and the mean value is obtained with respect to the Value 2 iavg - #i.

Dies bedeutet, daß der mittlere Strom iavg proportional dem Unterschied ElE2 ist, der gemessen werden soll. Man sieht, daß dadurch, daß in dem Außenstromkreis der Photozelle ein Speisetransformator angeordnet wird, der über einen Gleichrichter ein Gleichstrom-Meßgerät speist, gleichzeitig die Summe und die Differenz der polarisierten Lichtamplituden gewonnen wird. Es ist bei dieser Anordnung nicht weiter erforderlich, eine Eichung vorzunehmen, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erörtert wurde. Es kann daher das Gefäß, in welchem sich die optisch aktive zu untersuchende Substanz befindet, ununterbrochen im Lichtstrahl angeordnet sein. Da die Differenz und die Summe der beiden Lichtamplitudenfaktoren gleichzeitig erhalten werden und unter gleichartigen Bedingungen, beseitigt das Verhältnis der beiden gemessenen Stromwerte den Einfluß der Lichtabsorption in der Substanz. Da ferner das Verhältnis der Differenz zu der Summe unabhängig von den absoluten Werten ist, kann der mittlere Ausgangsstrom, der durch das Meßinstrument gemessen wird, vergrößert werden. wodurch eine erhöhte Meßgenauigkeit erzielt wird. This means that the mean current iavg is proportional to the difference ElE2 is to be measured. One sees that by that in the external circuit the photocell a feed transformer is arranged, which is via a rectifier a direct current measuring device feeds the sum and the difference of the polarized at the same time Light amplitudes is obtained. With this arrangement it is no longer necessary to perform a calibration, as discussed in connection with FIG. It can therefore be the vessel in which the optically active substance to be examined is located located, be arranged continuously in the light beam. Since the difference and the Sum of the two light amplitude factors can be obtained simultaneously and below similar conditions, eliminates the ratio of the two measured current values the influence of light absorption in the substance. There is also the ratio of the difference to the sum is independent of the absolute values, the mean output current, measured by the measuring instrument can be enlarged. thereby increasing Measurement accuracy is achieved.

Es unterscheidet jedoch insoweit das System nicht das Vorzeichen der optischen Drehung. Das Vorzeichen, sofern es nicht bekannt ist, muß durch eine e geeignete Messung ermittelt werden, die ieicht mit dem Gerät durchzuführen ist. Die Anwendung des Transformators in der Fig. 2 kann unter bestimmten Fällen insofern als ungev, iinscht bezeichnet werden. als der Phasenwinkel, der von der komplexen Impedanz resultiert, die in den Photozehen-Stromkreis eingeführt wird, zu beachten ist. Um diesen Faktor zu berücksichtigen, kann eine Abänderung der Fig.) und 2 in bezug auf die Meßkreise vorgenommen werden. In bezug auf Fig. I ist hierbei zu sagen. daß ein zweites Lichtumformorgan 23' (Photozelle) Anwendung findet, welches einen Lichtstrahl von der gemeinsamen Stromquelle 10 aufnimmt, und zwar unter Zwischenschalten einer Sammellinse 40 und eines monochromatischen Filters 41. Der Lichtstrahl verläuft in einer Richtung. die senkrecht zu der allgemeinen Lichtfortpflanzungsrichtung Y-Y"ist. Die Photozelle 23'ist mit Klemmen T, und T2 versehen. In this respect, however, the system does not differentiate between the sign the optical rotation. The sign, if it is not known, must be replaced by a e suitable measurement can be determined which can easily be carried out with the device. The application of the transformer in FIG. 2 can, under certain cases, insofar can be described as ungeved, iinscht. than the phase angle taken by the complex The impedance introduced into the photo-toe circuit should be noted is. In order to take this factor into account, a modification of Fig.) And 2 in be made with respect to the measuring circles. With reference to FIG. that a second Lichtumformorgan 23 '(photocell) is used, which one Receives light beam from the common power source 10, with the interposition a converging lens 40 and a monochromatic filter 41. The light beam travels in one direction. which is perpendicular to the general direction of light propagation Y-Y ". The photocell 23 'is provided with terminals T 1 and T2.

Der Stromkreis, welcher im Zusammenhang mit der abgeänderten Anordnung gemäß Fig. I Anwendung findet, ist in Fig. 4 dargestellt. Der Stromkreis enthält die Eingangsklemmen Tl, T2, welche den ähnlich bezeichneten Ausgangsklemmen der zusätzlichen Photozelle 23'der Fig. I entsprechen, und ferner die Eingangsklemmen T3, T,, die den ähnlich bezeichneten Ausgangsklemmen der Hauptphotozelle 23 der Fig. I entsprechen. Der Ausgangsstrom/+/, der von der Hauptphotozelle 23 geliefert wird, fließt in der gleichen Richtung wie der Ausgangsstrom/', der durch die zweite Photozelle 23'geliefert wird. Mit anderen Worten : Die (r)-Klemme der einen Photozelle ist elektrisch mit der (-)-klemme der anderen Photozelle verbunden. Das Gleichstrominstrument 24 mißt den mittleren Strom, der zwischen den Klemmen T3 und T1 fließt. Eine Gleichrichterbrücke 36'liegt zwischen den Anschlußklemmen und liefert in gleichgerichteter Form die Stromkomponente i des von der Hauptphotozelle 23 gelieferten Stromes an das Gleichstrominstrument 24'. Es ergibt sich aus dem Vorangehenden, daß der momentane Stromwert durch das Meßinstrument 24 durch den Ausdruck gegeben ist I @ i = A02da(1 cos 2 @ cos 2 #) -, 402da sin 2 X sin 2 @ sin s) t. (6) Dementsprechend m ißt das Gleichstrominstrument 24 in jedem Augenblick die Gleichstromkomponente I = A02da(1 + cos 2 @cos 2 #) welche proportional der Summe der Lichtintensität E,-Eo ist, die zu bestimmen ist. The circuit used in connection with the modified arrangement according to FIG. I is used, is shown in FIG. The circuit contains the input terminals Tl, T2, which are the similarly named output terminals of the additional photocell 23 'of Fig. I, and also the input terminals T3, T ,, which correspond to the similarly labeled output terminals of the main photocell 23 of the Fig. I correspond. The output current / + / supplied by the main photocell 23 is, flows in the same direction as the output current / 'passing through the second Photocell 23 'is supplied. In other words: the (r) terminal of one photocell is electrically connected to the (-) - terminal of the other photocell. The direct current instrument 24 measures the mean current flowing between terminals T3 and T1. A rectifier bridge 36 'lies between the connection terminals and supplies the Current component i of the current supplied from the main photocell 23 to the direct current instrument 24 '. It follows from the foregoing that the instantaneous current value is determined by the Measuring instrument 24 is given by the expression I @ i = A02da (1 cos 2 @ cos 2 #) -, 402da sin 2 X sin 2 @ sin s) t. (6) Accordingly, the DC instrument measures 24 the direct current component I = A02da (1 + cos 2 @cos 2 #) which is proportional to the sum of the light intensity E, -Eo, which is to be determined.

Die Wechsetstromkomponente i--A", 02da sin 2 @sin 2 # sin # t deren Integral über einen vollen Zyklus den Wert Null ergibt, wird durch das Meßinstrument 24 nicht angezeigt. Der Gesamtstrom. welcher durch die Gleichrichterbrücke fließt, ergibt sich aus der algebraischen Summe der Ströme/i und 1', so daß der resultierende Momentanstrom den Wert erhält Indem der Strom I', welcher durch die Hiifsphotozelle 23'erzeugt wird, so eingestellt wird, daß sich die Beziehung ergibt 1--/'=0, fließt nur die Wcchselstromkomponente/des Ausgangskreises der Photozelle 23'durch die Gleichrichterbrücke und das Meßinstrument 24'. Dieses Meßinstrument mißt daher das Zeitmittel des Stromes i über einen vollständigen Zyklus. nämlich Auf diese Weise sind die Ablescwerte des Meßinstrumentes 24'proportional der Differenz E,-E.,, die bestimmt werden soll.The alternating current component i - A ", 02da sin 2 @sin 2 # sin # t, the integral of which gives the value zero over a full cycle, is not displayed by the measuring instrument 24. The total current flowing through the rectifier bridge results from the algebraic sum of the currents / i and 1 ', so that the resulting instantaneous current has the value.By setting the current I', which is generated by the auxiliary photocell 23 ', so that the relationship is 1 - /' = 0, only the alternating current component / of the output circuit of the photocell 23 'flows through the rectifier bridge and the measuring instrument 24'. This measuring instrument therefore measures the time average of the current i over a complete cycle In this way, the readings of the measuring instrument 24 'are proportional to the difference E, -E,, which is to be determined.

Das Auftreten des Faktors der vorgenannten Gleichung ist störend bei der Berechnung des Verhältnisses von Differenz zu Summe. Indem man aber die Empfindlichkeit des Meßinstrumentes 24'2 größer als die Empfindlichkeit des Meßinstrumentes 24 macht, wird diese Schwierigkeit umgangen, und die Verhältniszahl r wird korrekt ausgedrückt durch El--E2 (Stromnuß in Meßgerät 24') E, E2 I' (Stromfluß in Meßgerät 24)' (8) Es ist natürlich erforderlich, daß der Ausgangsstrom 1'der zusätzlichen Photozelle 23'so eingestellt wird, daß die Gleichstromkomponente des Ausgangsstromes der Haupt-Photozelle 32 kompensiert wird. The occurrence of the factor in the above equation is disturbing when calculating the ratio of difference to sum. But by using the Sensitivity of the measuring instrument 24'2 greater than the sensitivity of the measuring instrument 24 makes this problem is avoided and the ratio r becomes correct expressed by El - E2 (current socket in measuring device 24 ') E, E2 I' (current flow in measuring device 24) '(8) It is of course necessary that the output current 1' of the additional Photocell 23's is adjusted so that the direct current component of the output current the main photocell 32 is compensated.

Diese Bedingung kann jederzeit hergestellt werden, da die Anzeige des Meßinstrumentes 24' unter dem Einfluß der Gleichrichterbrücke 36'die Funktion mißt Das Abgleichen des Stromes I und des Stromes I' erfordert daher lediglich die Einstellung der Photozelle 23'in solcher Weise, daß das Minimum dieses Stromwertes erzielt wird. Die Photozelle 23'kann durch eine Regelschaltung so gesteuert werden, daß jeweils diese Minimumbedingung erreicht wird.This condition can be established at any time, since the display of the measuring instrument 24 'measures the function under the influence of the rectifier bridge 36' The balancing of the current I and the current I 'therefore only requires the setting of the photocell 23' in such a way that the minimum of this current value is achieved. The photocell 23 'can be controlled by a control circuit in such a way that this minimum condition is achieved in each case.

Die Meßanordnung gemaß Fig. 4 erfordert zwei Ablesungen an den beiden Instrumenten 24 und 24', um das Verhältnis von Summe zu Differenz der Energien des Lichtstrahles, welcher den Analysator verläßt, zu erhalten. Es können aber auch Meßkreise Anwendung finden, welche eine direkte Ablesung dieses Verhältnisses gestatten, und im nachstehenden soll ein hierfür geeigneter Stromkreis beschrieben werden. The measuring arrangement of Figure 4 requires two readings on the two Instruments 24 and 24 'to find the ratio of the sum to the difference of the energies of the Light beam leaving the analyzer to get. But it can also Measuring circles are used, which allow a direct reading of this ratio, and in the following a suitable circuit is to be described.

Es ist auf die in Fig. 5 vorgenommene schematische Darstellung eines einzigen Instrumentes zu verweisen, welches direkt das Verhältnis EI-Ez i El + E2 Iavg Grundsätzlich besteht dieses Meßinstrument aus zwei stationären Feldwicklungen, nämlich den Feldwicklungen C1, C2 und C3, C,, die in solcher Weise angeordnet sind, daß ihre Achsen senkrecht zueinander liegen. Die Spulen Cl und C2 sind in Serie geschaltet, so daß sie ein magnetisches Feld erzeugen, welches eine Intensität Htarç besitzt und in der Richtung der Achseyy'liegt. Die Spulen C3 und C4 sind in Serie geschaltet und erzeugen ein Feld, welches eine Intensität Hiavg in Richtung der Achse xx'besitzt. Es ist hierbei darauf zu weisen, daß die Bezugszeichen laDg und iavg verwendet werden, um anzudeuten, wie die Funktionen des Meßinstrumentes sich auf die Stromanzeigen gemäß Fig. 4 beziehen. Insbesondere werden die Feldwicklungen Cl und C2 der Fig. 5 in den Meßkreis gemäß Fig. 4 an den Klemmen J, und J, angeschaltet, so daß sie das Meßinstrument 24 ersetzen. It is based on the schematic representation made in FIG. 5 reference to the single instrument, which directly shows the ratio EI-Ez i El + E2 Iavg Basically this measuring instrument consists of two stationary field windings, namely the field windings C1, C2 and C3, C ,, which are arranged in such a way that their axes are perpendicular to each other. The coils Cl and C2 are in series switched so that they generate a magnetic field, which has an intensity Htarç and lies in the direction of the axis yy '. The coils C3 and C4 are in series switched and generate a field which has an intensity Hiavg in the direction of the Axis xx '. It should be pointed out here that the reference symbols laDg and iavg can be used to indicate how the meter functions refer to the current displays according to FIG. In particular, the field windings Cl and C2 of FIG. 5 are connected to the measuring circuit according to FIG. 4 at terminals J and J, so that they replace the measuring instrument 24.

Die Spulen C3 und C4 werden an den Klemmen J3 und J4 angeschaltet, so daß sie das Meßinstrument 24' ersetzen.The coils C3 and C4 are connected to the terminals J3 and J4, so that they replace the measuring instrument 24 '.

Das magnetische Feld H, welches durch die beiden Feldspulensysteme erzeugt wird, stellt die Vektorsumme von zwei senkrechten Stromkomponenten dar, nämlich H = HlaDg + Hterg. (10) Eine bewegliche Spule M, die um eine Achse senkrecht zu der Ebene derAchsen xx'und yy'drehbar ist, wird mit einem konstanten Strom von einer geeigneten Spannungsquelle, beispielsweise der Batterie e, versorgt und erzeugt dadurch einen magnetischen Feldvektor der Intensität Ho ; derselbe liefert eine Ruckstellkraft V = H H, sin y. (10) Dieses Drehmoment bringt die Spule M in eine Ebene senkrecht zu dem Vektor H. Der Winkel y ist bedingt durch die relative Winkellage des Vektors H, nämlich des resultierenden der beiden Feldspulenvektoren und des Vektors Ho welch letzterer der Vektor der beweglichen Spule ist. Wenn der Winkel Null wird, so verschwindet das rückdrehende Drehmoment ; unter anderen Bedingungen ist die Rückstellkraft praktisch proportional der Winkeldifferenz y für geringe Amplitudenwerte. Die Winkelstellung des Gleichgewichtes a der beweglichen Spule ergibt sich daher in allen Fällen zu t Hiavg Hlavg denn in dieser Stellung wird in Anbetracht, daß y = 0 ist, der Ausdruck V = ##o sin γ = 0. The magnetic field H created by the two field coil systems is generated, represents the vector sum of two perpendicular current components, namely H = HlaDg + Hterg. (10) A movable coil M, which is perpendicular to an axis to the plane of the axes xx 'and yy' is rotatable with a constant current of a suitable voltage source, for example the battery e, is supplied and generated thereby a magnetic field vector of intensity Ho; the same delivers one Restoring force V = H H, sin y. (10) This torque brings the coil M into a Plane perpendicular to the vector H. The angle y is due to the relative angular position of the vector H, namely the resulting one of the two field coil vectors and of the vector Ho what the latter is the moving coil vector. When the angle becomes zero, so the reversing torque disappears; under other conditions is the Restoring force practically proportional to the angle difference y for low amplitude values. The angular position of the equilibrium a of the movable coil is therefore obtained in all cases to t Hiavg Hlavg because in this position it is considered that y = 0, the expression V = ## o sin γ = 0.

Die Größe des Winkels a ist daher abhängig von dem Verhältnis der Differenz zu der Summe, da Hiarg = B"N"iavg HlaDg = B'N'lavg wobei B'und B"Faktoren sind, die durch die mechanische Größe der Spulen bedingt sind, und N'und N" die Windungszahlen der die Feldspulen bildenden Wicklungen sind. Man erhält daher B" N" iavg tan α = . The size of the angle a is therefore dependent on the ratio of the Difference to the sum, since Hiarg = B "N" iavg HlaDg = B'N'lavg where B'and B "factors which are due to the mechanical size of the coils, and N 'and N "die Number of turns of the windings forming the field coils are. One therefore obtains B " N "iavg tan α =.

B' N' Iavg Es ist offensichtlich, daß die Empfindlichkeit des Instrumentes dadurch geändert werden kann, daß das Parameterverhältnis #### geändert wird. Die Größe von tan a bleibt unbeeinflußt durch die absolute Größe der Ströme iavg und lavg, da die Größe der beiden Ströme von der Intensität der alleinigen Lichtquelle 10 in Fig. I abhängt. Es kann daher die Lichtquelle Schwankungen in der Intensität aufweisen, ohne daß das Verhältnis sich ändert. lavg Die Größe des Gleichstromes, der durch die bewegliche Spule M fließt, wirkt sich nicht auf die Messung des Winkels x aus, und die Größe kann so eingestellt werden, daß die rückwirkende Kraft verändert wird und sich ein gewünschtes Maß von Dämpfung einstellt. Die Wechselstromkomponenten, die in die Feldwicklung C, und C2 eingeführt werden, wirken sich nicht auf die Winkelstellung A aus, da diese einer verschwindenden mittleren Feldkomponenteentspricht. B 'N' Iavg It is evident that the sensitivity of the instrument can be changed by changing the parameter ratio ####. the The size of tan a remains unaffected by the absolute size of the currents iavg and lavg, since the size of the two streams depends on the intensity of the sole light source 10 in Fig. I depends. There can therefore be fluctuations in the intensity of the light source without changing the ratio. lavg The magnitude of the direct current, flowing through the movable coil M does not affect the measurement of the angle x off, and the size can be adjusted so that the retroactive force changes and a desired amount of damping is achieved. The alternating current components, which are introduced into the field winding C and C2 do not affect the angular position A, since this corresponds to a vanishing mean field component.

Unter praktischen Verhältnissen wird man das Meßgerät gegen den Einfluß des erdmagnetischen Feldes abschirmen, und man kann einen Zeiger an der beweglichen Spule anwenden, welcher über eine kalibrierte Skala abgelenkt wird und direkt in Ausdrücken #, dem optischen Drehvermögen der untersuchten Substanz, abzulesen gestattet.In practical circumstances one becomes the measuring device against the influence shield the earth's magnetic field, and you can put a pointer on the movable Use coil, which is deflected over a calibrated scale and directly into Expressions #, the optical rotatory power of the substance being examined, can be read.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird die Polarisationsebene eines Lichtstrahles kontinuierlich innerhalb eines bestimmten Bereiches winkelmäßig in positiver und negativer Richtung in bezug auf die Polarisationsebene des festen Analysators verschoben ; eine solche Anordnung ist zweckmäßig, um die optische Drehung des Lichtes in einer zu untersuchenden Lösung zu bestimmen. Wie sich aus Fig. I ergibt und wie in einer älteren Patentanmeldung beschrieben ist, nimmt der mögliche Meßbereich der optischen Drehung mit dem Tangens des Winkels a ab. In the embodiment according to FIG. 2, the plane of polarization of a light beam continuously angularly within a certain range in positive and negative directions with respect to the plane of polarization of the solid Analyzer moved; such an arrangement is useful for optical rotation of the light in a solution to be investigated. As can be seen from Fig results and as described in an earlier patent application, the possible Measurement range of the optical rotation with the tangent of the angle a.

Wenn mit außerordentlich hoher Genauigkeit die Abweichung einer optisch aktiven Substanz gegenüber einem bekannten Konzentrationswert bestimmt werden soll, so wird zweckmäßigerweise der Winkel zwischen der Bezugsachse OX und den Ebenen der Polarisation der Polarisatoren 17, 17'so gewählt, daß sich ergibt : Winkel X O Pl ° 2) 1 l Winkel XO P2-+ R) ° 2) 2 In den vorgenannten Gleichungen bedeutet o = den Winkel, welcher dem gewunschten Verstärkungsfaktor tan v entspricht. oxo = die optische Drehung, welche der Bezugskonzentration der Substanz entspricht, ##/2 = den halben Bereich der möglichen totalen Änderung ## des optischen Drehwinkels der Messung.If the deviation of an optically active substance compared to a known concentration value is to be determined with extremely high accuracy, the angle between the reference axis OX and the planes of the polarization of the polarizers 17, 17 'is expediently chosen so that the result is: Angle XO Pl ° 2) 1 l Angle XO P2- + R) ° 2) 2 In the above equations, o = the angle which corresponds to the desired gain factor tan v. oxo = the optical rotation that corresponds to the reference concentration of the substance, ## / 2 = half the range of the possible total change ## of the optical rotation angle of the measurement.

Diese Anordnung gestattet die Erzielung einer beträchtlich größeren relativen Genauigkeit und Empfindlichkeit bei der Bestimmung der Abweichung der optischen Drehung gegenüber einem vorgegebenen Normalwert 00. This arrangement allows a considerably larger one to be achieved relative accuracy and sensitivity in determining the deviation of the optical rotation with respect to a specified normal value 00.

Es wurde bereits erwähnt daß die Empfindlichkeit der Anordnung für eine Messung des optischen Drehvermögens gegeben ist durch den Ausdruck dO dE 2 tan z E Für eine bestimmte Empfindlichkeit E bei der Messung der Ausgangslichtenergie, die beispielsweise durch das betreffende Meßinstrument bestimmt wird, kann eine Verringerung des Wertes dO und damit eine Zunahme der Empfindlichkeit erreicht werden, indem man einen größeren Wert tan i wählt. Wenn indessen der Winkel o ; ungefähr 90 wird, so strebt der Bereich der Messungen, der 90-X beträgt, den Wert Null an. Daher kann die relative Empfindlichkeit ausgedrückt werden als Funktion des Meßbereiches #r, wobei man die folgende Gleichung erhält : Der Faktor f-\) tan \ im Nenner dieses Ausdruckes bildet den unbestimmten Produktwert 0-x, wenn @ den Wert #/2 annimmt.It has already been mentioned that the sensitivity of the arrangement for a measurement of the optical rotation capacity is given by the expression dO dE 2 tan z E For a certain sensitivity E when measuring the output light energy, which is determined for example by the measuring instrument in question, a reduction in Value dO and thus an increase in sensitivity can be achieved by choosing a larger value tan i. If, however, the angle o; becomes about 90, the range of measurements which is 90-X tends to zero. Therefore, the relative sensitivity can be expressed as a function of the measurement range #r, giving the following equation: The factor f- \) tan \ in the denominator of this expression forms the indefinite product value 0-x, if @ takes the value # / 2.

Dieser unbestimmte Faktor kann aufgelöst werden, indem man ihn in folgender Weise ausdrückt : Daher nimmt die relative Empfindlichkeit ##/#@ den folgenden Wert an : dO I dE or 2 sin2 X 2 E Wenn nun der Wert x den Wert 2 annimmt, so ergibt sich die relative Empfindlichkeit zu dO dE @/#r = @/E.This indefinite factor can be resolved by expressing it in the following way: Therefore the relative sensitivity ## / # @ assumes the following value: dO I dE or 2 sin2 X 2 E If the value x now assumes the value 2, the relative sensitivity is dO dE @ / # r = @ / E.

Mit anderen Worten, die relative Empfindlichkeit besitzt einen festen Faktor, dem sie zustrebt, und dieser Faktor ist 21E d. h., er ist unabhängig von dem Verstärkungsfaktor 2tan,. Eine solche Begrenzung kann indessen dadurch umgangen werden, daß man von einem Ausgangswert des optischen Drehvermögens 0-,, ausgeht und die Änderungen um diesen Wert herum bestimmt. In einem solchen Falle druckt sich die relative Empfindlichkeit in folgender Weise aus : Wenn daher 2-1 den Wert 0 annimmt und tan \ unendlich wird, so ergibt sich die relative Empfindlichkeit gemäß der folgenden Gleichung wobei der Faktor. erhalten ist. Es ist offensichtlich, daß die relative Empfindlichkeit ebenfalls mit dem Wert oxo des anfänglich gewählten Bezugsniveaus zunimmt. Um jedoch eine Messung mit einem anfänglichen winkelmäßigen Grundwert #0, der größer als #/2 - α ist, zu gestatten, müssen die winkelmäßigen Anordnungen der Polarisationsebenen OP, und OP, der Polarisatoren 17 und 17', die in Fig. I gezeigt sind, so geändert werden, daß die algebraische Summe ihre winkelmäßigen Stellungen, wenn man sie zu dem Anfangswert des optischen Drehungswinkels oxo hinzuaddiert, einander gleich werden und dem entsprechenden Anfangsphasenwinkel X annehmen. Wenn ferner das optische Drehungsvermögen der Bezugsflüssigkeit sich im Bereich des Grundwertes 00 um den Wert li (-) ändert, ist es zweckmäßig, den Bezugswert des Winkels #0 = ##/2 zu wählen; in diesem Falle schwankt das Verhältnis zwischen dem Differenzwert und dem Summenwert des gleichen Vorzeichens zwischen den Bereichen - ##/2 + Der Bereich z161 dieser Schwankung muß kleiner bleiben als der Winkel Wenn beispielsweise als Bezugswert oder Anfangswert eine optische Drehung von r I Radian gewählt wird und eine Änderung von +0, 005 Radian in bezug auf diesen Grundwert angenommen wird, kann man einen Verstärkungsfaktor tan a = 50 wählen. Es wird in diesem Falle für die Orientierung der Ebene ° P1 der Polarisationsanordnung 17 der Fig. I der Wert gelten : α1 88 °55'15", d. h. 1 Radian-0, 005 Radian. In entsprechender Weise gilt für die Orientierung der Polarisationsebene des Polarisators 17 der Ausdruck a2 = +88°55'15" Wenn man diese Betrachtung auf das Vektordiagramm der Fig. 6 anwendet und zu den Ausgangswinkeln der Polarisatoren XO Pl'bzw. XO P2'die Drehungswinkel #0 - ##/2 = 1 - 0, 005 Radian hinzuaddiert, welch letztere Drehungen auf das optisch aktive Medium, das gemessen werden soll, zurückgehen, erhält man wiederum die erforderlichen Orientierungen-x und +os der Vektoren OP, und O P2, die die Amplitude und Richtung des polarisierenden Lichtes beim Austritt aus dem Medium wiedergeben. Irgendeine Abweichung von 40 von dem Bezugswert, welche bewirkt, daß der Vektor ° Pl in den Vektor OA übergeht und daß der Vektor Ou, in den Vektor OA2 übergeht, wird ausgedrückt durch das Verhältnis des Differenzwertes zum Summenwert, d. h. als eine Winkelgröße, die von dem Anfangswinkel unabhängig ist.In other words, the relative sensitivity has a fixed factor to which it tends, and this factor is 21E, ie it is independent of the gain factor 2tan. Such a limitation can, however, be circumvented by starting from an initial value of the optical rotation capacity 0- ,, and determining the changes around this value. In such a case the relative sensitivity is expressed as follows: Therefore, if 2-1 takes the value 0 and tan \ becomes infinite, the relative sensitivity is given by the following equation being the factor. is preserved. It is evident that the relative sensitivity also increases with the value oxo of the initially chosen reference level. However, in order to allow a measurement with an initial angular base value # 0 greater than # / 2-α, the angular arrangements of the polarization planes OP, and OP, of the polarizers 17 and 17 'shown in FIG , are changed so that the algebraic sum of their angular positions, when added to the initial value of the optical rotation angle oxo, become equal to each other and assume the corresponding initial phase angle X. Furthermore, if the optical rotatability of the reference liquid changes in the range of the basic value 00 by the value li (-), it is expedient to choose the reference value of the angle # 0 = ## / 2; In this case the ratio between the difference value and the sum value of the same sign fluctuates between the ranges - ## / 2 + The range z161 of this fluctuation must remain smaller than the angle If, for example, an optical rotation of r I radians is selected as the reference value or initial value and a change of +0.005 radians with respect to this basic value is assumed, a gain factor tan a = 50 can be chosen. In this case, the following value will apply to the orientation of the plane P1 of the polarization arrangement 17 in FIG Polarizer 17 the expression a2 = + 88 ° 55'15 "If one applies this consideration to the vector diagram of FIG. XO P2 'the angles of rotation # 0- ## / 2 = 1-0.005 radians added, which latter rotations are due to the optically active medium that is to be measured, one again obtains the required orientations -x and + os of the vectors OP, and O P2, which reflect the amplitude and direction of the polarizing light as it emerges from the medium. Any deviation of 40 from the reference value, which causes the vector ° Pl to transition into the vector OA and that the vector Ou, transition into the vector OA2, is expressed by the ratio of the difference value to the sum value, ie as an angular quantity that of is independent of the starting angle.

Die relative Empfindlichkeit wird angenähert : d0 1 dE Oo 100 E ; wenn man nun annimmt, daß E von der Größenordnung von 0, 001 ist, wird es möglich, eine Abweichung des Winkels d61 zu messen bzw. messungsmäßig zu erfassen, die von der Größe Hunderttausendstel ist (10-5). The relative sensitivity is approximated: d0 1 dE Oo 100 E; if one now assumes that E is of the order of 0.001, it becomes possible to measure or to record a deviation of the angle d61, which is from the size is one hundred thousandths (10-5).

Die in Fig. 7 dargestellte Kurve zeigt das Ergebnis eines solchen Verfahrens an, welches einer vorgegebenen Verschiebung des Ordinaten-Nullpunktes entspricht. Der Nullpunkt der Darstellung wird so gelegt, daß er mit dem Winkelbetrag <9=. übereinstimmt, wobei die Meßgrößen in der Bestimmung der Verhältniszahl r und des Winkels # erhalten bleiben. The curve shown in Fig. 7 shows the result of such Method, which a predetermined shift of the ordinate zero point is equivalent to. The zero point of the representation is placed so that it corresponds to the angle <9 =. agrees, with the measured variables in the determination of the ratio r and the angle # are retained.

Die Anordnung von zwei Polarisatoren, wie sie Fig. 2 zeigt, dergestalt, daß sie nebeneinander in einem schwingungsfähigen Rahmen angeordnet sind und dadurch alternierend die Polarisation bei zwei verschiedenen Polarisationsebenen bewirken, nämlich bei den Winkeln +o ; undos, wobei diese genannten Winkel sich auf die Bezugsachse OX beziehen, kann in verschiedener Weise vorteilhaft abgewandelt werden. The arrangement of two polarizers, as shown in FIG. 2, is such that that they are arranged next to one another in a vibratory frame and thereby cause alternating polarization at two different polarization planes, namely at the angles + o; undos, said angles referring to the reference axis OX can be modified advantageously in various ways.

Bestimmte Kristallsubstanzen, beispielsweise Quarzkristalle, die Polarisationsebene des Lichtes, welches sie durchsetzt, entweder nach der linken oder nach der rechten Seite. Die Größe der winkelmäßigen Rotation hängt von der Länge des Lichtweges durch den Kristall ab sowie der Natur desselben und der Wellenlänge.Certain crystal substances, for example quartz crystals, the plane of polarization of the light that penetrates them, either to the left or to the right Page. The size of the angular rotation depends on the length of the light path the crystal as well as its nature and wavelength.

Wenn man daher die beiden Polarisatoren 27 und 27' der Fig. 2 durch zwei Quarzplatten ersetzt, welche senkrecht zu der optischen Achse des Kristalls geschnitten sind, wobei der eine Kristall aus linksdrehen- dem Quarz und der andere Kristall aus rechtsdrehendem Quarz besteht und beide Kristallplatten eine solche Dicke besitzen, daß sie den erforderlichen absoluten Drehwinkel A liefern, dann ist nur vor dem schwingenden Rahmen die Anwendung eines Polarisators erforderlich. If you therefore the two polarizers 27 and 27 'of FIG replaced two quartz plates, which are perpendicular to the optical axis of the crystal are cut, with one crystal made of left-handed the quartz and the other The crystal consists of clockwise rotating quartz and both crystal plates have one Thickness that they provide the required absolute angle of rotation A, then it is only necessary to use a polarizer in front of the swinging frame.

Fig. 8 zeigt in schematischer Weise eine solche abgeänderte Anordnung von Lichtpolarisatoren. Es sind in diesem Falle zwei Quarzplatten 44, 45 in einem schwingenden Rahmen entsprechend dem Rahmen 29 der Fig. 2 vorgesehen. Die Platte 44 dreht die Polarisationsebene des Lichtes nach links, während die Platte 45 die Polarisationsebene nach rechts dreht. Fig. 8 schematically shows such a modified arrangement of light polarizers. In this case there are two quartz plates 44, 45 in one oscillating frame corresponding to the frame 29 of FIG. 2 is provided. The plate 44 rotates the plane of polarization of the light to the left, while the plate 45 rotates the Polarization plane rotates to the right.

Beide Platten besitzen gleiche Dicke und bewirken, absolut genommen, den gleichen Drehwinkel es. Mit den Quarzplatten wirkt ein einziger fester Polarisator46 zusammen, dessen Polarisationsebene OP'parallel zur Bezugsachse OP liegt. Ebenso wie in Fig. 2 ist der Schirm 26 mit einer rechteckigen Blendenöffnung 47 versehen, die in bezug auf die optische Achse ausgerichtet ist. Bei der gesamten Anordnung befindet sich der Schirm 26 unmittelbar vor dem schwingenden Rahmen, welcher die Quarzplatten 44 und 45 trägt, wobei der Polarisator 46 zwischen dem Schirm und den Platten angeordnet ist.Both plates have the same thickness and, taken in absolute terms, have the effect of the same angle of rotation it. A single fixed polarizer46 acts with the quartz plates together whose plane of polarization OP 'is parallel to the reference axis OP. as well As in Fig. 2, the screen 26 is provided with a rectangular aperture 47, which is aligned with respect to the optical axis. With the whole arrangement is the screen 26 immediately in front of the swinging frame, which the Quartz plates 44 and 45 carries, with the polarizer 46 between the screen and the Plates is arranged.

Das Licht, welches durch den Schirm 47 hindurchtritt und den Polarisator 46 durchsetzt, wird längs der Richtung OX senkrecht zu der Ebene OZ-0 Y polarisiert. Beim Durchsetzen der Quarzplatten 44 und 45, die hinter dem Polarisator 46 liegen, wird die Richtung des polarisierten Lichtes gedreht, so daß schließlich der Winkel +e oder-a angenommen wird, wobei das Vorzeichen davon abhängt, ob die Platten rechts-oder linksdrehend sind. Nachdem das polarisierte Licht die Quarzplatten durchsetzt hat, tritt es in die optisch aktive chemische Substanz ein, die sich in dem Gefäß 34 benndet, welches in Fig. 2 gezeigt wurde, und die Anordnung arbeitet im wesentlichen so, wie zuvor erörtert wurde. Die Meßanordnung führt zu denselben Methoden der Messung des Summen-und des Differenzwertes der elektrischen Stromstärken. The light that passes through the screen 47 and the polarizer 46, is polarized along the direction OX perpendicular to the plane OZ-0 Y. When passing through the quartz plates 44 and 45, which are located behind the polarizer 46, the direction of the polarized light is rotated, so that finally the angle + e or -a is assumed, the sign depending on whether the plates are right-or are counterclockwise. After the polarized light has penetrated the quartz plates, it enters the optically active chemical substance that is in the vessel 34 which was shown in Fig. 2 and the arrangement essentially works as previously discussed. The measuring arrangement leads to the same methods of measurement the sum and the difference value of the electrical currents.

Obwohl die Wirkungsweise, die Verstärkung, die Empfindlichkeit usw. im wesentlichen der Anordnung gemäß Fig. 2 entspricht, bietet das System neue Möglichkeiten der Messung und Registrierung der Größe der optischen Drehung des Lichtes, welches die optisch aktive Substanz durchsetzt hat.Although the mode of action, amplification, sensitivity, etc. corresponds essentially to the arrangement according to FIG. 2, the system offers new possibilities the measurement and registration of the magnitude of the optical rotation of the light, which the optically active substance has penetrated.

Es wird nunmehr auf Fig. 9 Bezug genommen. welche das Vektordiagramm der Anordnung zeigt. die unter Anwendung von Quarzplatten in Fig. 8 erörtert wurde. Die winkelmäßige Lage der Achsen °l P1 und 0, P, der polarisierten Lichtschwingungen nach Durchsetzen der Quarzplatten hängt von der Dicke der Platten ab und von dem Anfangswert y, welchen die Achse 0, P des Polarisators in bezug auf die Bezugsachse OX bildet. Die Winkel- und + X sind festliegende Werte, für eine bestimmte Größe der Stärke, aber der Winkel r kann verändert werden, wenn der Polarisator auf einer drehbaren Halterungsvorrichtung angeordnet ist. Wenn man daher den Polarisator um einen Winkel y dreht, so drehen sich die Vektoren ° Pl und O P2, welche mit der Richtung OP die vorgegebenen Phasenwinkel-a und + X bilden, um denselben Winkelbetrag und nehmen ihre neuen Richtungen O, P,'und O, P2'an. Reference is now made to FIG. which the vector diagram the arrangement shows. discussed using quartz plates in FIG. The angular position of the axes ° l P1 and 0, P, of the polarized light oscillations after penetration of the quartz plates depends on the thickness of the plates and on the Initial value y which the axis 0, P of the polarizer with respect to the reference axis OX forms. The angle and + X are fixed values for a certain size the strength, but the angle r can be changed when the polarizer is on one rotatable mounting device is arranged. So if you turn the polarizer around rotates an angle y, the vectors ° Pl and O P2, which with the Direction OP form the specified phase angle-a and + X by the same angular amount and take their new directions O, P, 'and O, P2'.

Vor dem Eintreten in die aktive chemische Substanz bilden die Polarisationsebenen der beiden Lichtbündel die Phasenwinkel-x +-y und +x + y in bezug auf die Achse OX, welche ebenfalls die Achse des Analysators An ist, wie dies Fig. 10 zeigt. Nach durchsetzen der optisch aktiven Substanz treten die genannten Strahlenbündel mit solcher Polarisationsebene aus, daß die Winkel um denselben Winkelbetrag der optischen Drehung 0 gedreht sind, und die entsprechenden Amplitudenvektoren nehmen die angegebenen Richtungen 04A, und O4A2 an, wie dies Fig. 10 zeigt. Before entering the active chemical substance, the planes of polarization form of the two light bundles the phase angle -x + -y and + x + y with respect to the Axis OX, which is also the axis of the analyzer An, as shown in FIG. After the optically active substance has penetrated, the aforementioned bundles of rays appear with such a plane of polarization that the angles by the same angular amount of optical rotation are rotated 0, and take the corresponding amplitude vectors the indicated directions 04A, and O4A2, as shown in FIG.

Die Energien der Lichtbündel, die den Analysator durchsetzen, sind wiederum proportional dem Quadrat der Amplituden-Vektorkomponenten in Richtung der Achse OX. Diese Energien können ausgedrückt werden durch die Beziehung : E1 = A12cos2(-x + γ + #) und E2 = A22cos2(# + γ + #). (13) Die absoluten Amplituden A, und A2 sind gleich, dabei sind die Lichtweglängen durch die Lösung konstant, und die Lichtabsorption, insoweit eine solche vorhanden ist, ist die gleiche für die beiden Strahlen ; die gemessene Differenz, die proportional der Wechselstromkomponente des Ausgangsstromes des Lichtumformorgans ist, ergibt sich zu /'a---cos(-++6)-cos(\--<9).(i4) Diese Gleichung zeigt an. daß der Differenzert iavg zu Null gemacht werden kann, für jede Größe der optischen Drehung, die durch eine chemische Substanz hervorgerufen werden kann, wenn der Winkel y so gewählt wird, daß er die Beziehung erfüllt : -0.The energies of the light bundles that penetrate the analyzer are again proportional to the square of the amplitude vector components in the direction of Axis OX. These energies can be expressed are determined by the relationship: E1 = A12cos2 (-x + γ + #) and E2 = A22cos2 (# + γ + #). (13) The absolute amplitudes A, and A2 are the same, the lengths of the light paths through the solution are constant, and the light absorption, if any, is the same for the two rays; the measured difference that is proportional to the AC component of the output current of the light converter, results in /'a---cos(-++6)-cos(\--<9).(i4) This equation indicates. that the difference iavg can be made zero, for any amount of optical rotation caused by a chemical substance can be if the angle y is chosen so that it satisfies the relationship: -0.

Dies kann durch geeignete Drehung des Polarisators 46 in Fig. 8 erreicht werden. Es wird daher bei diesen Meßverfahren zur Messung des Winkels # der Polarisator in die geeignete Richtung gedreht, bis die Wechselstromkomponente, die in dem Ausgangsstrom der Photozelle auftritt, verschwindet. This can be achieved by suitable rotation of the polarizer 46 in FIG will. In this measuring method, the polarizer is therefore used to measure the angle # rotated in the appropriate direction until the AC component included in the output current the photocell disappears.

Die entsprechende Winkelstellung des Poiarisators, nämlich der Winkel,}, ist gleich der optischen Drehung dem absoluten Werte nach, nimmt aber entgegengesetztes Vorzeichen an. Dieses Verfahren mißt nicht nur die Größe des Winkels, es wird auch eine Unterscheidung in bezug auf das Vorzeichen vorger. orrmen.The corresponding angular position of the poiarizer, namely the angle,}, is equal to the optical rotation according to the absolute value, but takes the opposite Sign on. This procedure not only measures the size of the angle, it will a distinction with regard to the sign. orrms.

Die Empfindlichkeit des Verfahrens beruht auf der grundsätzlichen Beziehung, die sich aus dem Verhalten des Verhäftniswertes der Differerz zur Summe ergibt. nämlich auf der Beziehung : dE/E = 2 tan @#@#d#. (15) In der vorstehendfen Gleichung bezeichnet dE die kleinste anzeigbare Wechseistromkomponente, die durch das MeßiPstrument 24'der Fig. 4 wiedergegeben werden kann. E ist die Gieichstromkomponente. die durch das Meßinstrument 24 angezeigt \ird,/ist die Länge des Lichtweges in Zentimeter, und d# ist die Änderung des optischen Winkels, Da die Messung von # abhängt, vom Auftreten des Stromes Null, kann das Meßinstrument 24'durch ein hochempnndiiches Galvanometer ersetzt werden. Beispielsweise kann. wenn die Gieichstromkomponente in dem instrument 24 ungefähr 50 Mikroampere beträgt, die Empnndtichkeit des Galvanometers zu 0, 005 Mikroampere per Ska ! enstrich gewählt werden, was bei einem Willkel von tan @ = 5 und einem Wert 20 cm eine Endemprindlichkeit von d# - 5#10@ (16) liefert, d. h. eine Empfindlichkeit von 1/10 Bogensekunde. Vergleicht man dieses Ergebnis mit der Empfindlichkeit von ungefähr 40 Sekunden, die sich bei einem optischen Polarimeter erzielen läßt, so wird ein Verhältnis 400 : I zugunsten der photoelektrischen Meßmethode erreicht. The sensitivity of the procedure is based on the fundamental Relationship resulting from the behavior of the relative value of the difference to the sum results. namely on the relationship: dE / E = 2 tan @ # @ # d #. (15) In the above Equation dE denotes the smallest displayable ac component that is caused by the measuring instrument 24 'of FIG. 4 can be reproduced. E is the direct current component. which is displayed by the measuring instrument 24 / is the length of the light path in centimeters, and d # is the change in optical angle, since the measurement depends on #, on If the current zero occurs, the measuring instrument 24 'can be controlled by a high-sensitivity Galvanometer to be replaced. For example, can. if the DC component in the instrument 24 is approximately 50 microamps, the sensitivity of the galvanometer to 0.005 microamps per Ska! enstrich can be chosen, what with a will of tan @ = 5 and a value of 20 cm yields an end sensitivity of d # - 5 # 10 @ (16), d. H. a sensitivity of 1/10 arcsecond. Comparing this result with the sensitivity of about 40 seconds that of an optical polarimeter can be achieved, a ratio of 400: 1 is in favor of the photoelectric measuring method achieved.

Die Empfindlichkeit und Genauigeit dieser Meßanordnung wird lediglich durch die Ablesegenauigkeit des Winkels y begrenzt, mit welcher die Stellung des Polarisators 46 bei seiner Drehung bestimmt wird, um die Wechselstromkomponente des Ausgangsstromes der Photozelle auf Null zu bringen. The sensitivity and accuracy of this measuring arrangement is only by the reading accuracy of the angle y with which the position of the Polarizer 46 in its rotation is determined to the AC component to bring the output current of the photocell to zero.

Das geschilderte Verfahren besitzt weitere Vorteile. The described method has further advantages.

Die Wahl eines hohen Verstärkungsfaktors tan@ beschränkt nicht den nützlichen Bereich der optischen Drehung auf den vorstehend angegebenen Bereich #0 = 90° - @. Es ist daher daher beschränkender Faktor zu beachten. Die Meßanordnung liefert außerordentlich hohe Präzision, wenn man die optische Drehung verschiedener aktiver chemischer Substanzen vergleicht. Für diesen Zweck liefert die Schlittenanordnung 19 gemäß Fig. 1 eine Möglichkeit, um schnell von einer chemischen Substanz auf eine andere überzugehen. Das Auflösungsvermögen von 5 # 10-7 gestattet die Messung physikalischer Konstanten optischer und magnetischer Drehung mit einer Präzision, die sechs bestimmbaren Ziffernstellen entspricht.Choosing a high gain factor tan @ does not limit that useful range of optical rotation to the range given above # 0 = 90 ° - @. It is therefore a limiting factor to consider. The measuring arrangement delivers extraordinarily high precision when the optical rotation is different of active chemical substances. The carriage assembly provides for this purpose 19 according to FIG. 1, a way to quickly switch from a chemical substance to a to pass others over. The resolving power of 5 # 10-7 allows physical measurements Constants of optical and magnetic rotation with a precision that can be determined by six Digits corresponds.

Die Präzision der Meßmethode ist durch die Genauigkeit begrenzt, mit welcher der Drehwinkel γ des Polarisators bestimmt werden kann. Für extreme Präzisionen und wissenschaftliche Zwecke kann der Polarisator fest an einer Goniometerscheibe geeigneten Durchnoessers angeordnet werden, welche Winkeleinteilungen nach Grader, halben Graden oder auch weniger besitzt, wöbe'eine Beobachtung mittels eines hundertfach vergrößernden Mikroskops Anwendung finden kann, welches ein Mikrometerokularr. etz, besitzt, sowie es üblicherweise bei metrologischen Messungen für die Messung von Winkelgrößen Anwendung rindet. The precision of the measuring method is limited by the accuracy with which the angle of rotation γ of the polarizer can be determined. For extreme The polarizer can be fixed to a goniometer disk for precision and scientific purposes suitable diameter are arranged, which angular divisions according to grader, half a degree or less, would be an observation by means of a hundredfold magnifying microscope can be used, which has a micrometer eyepiece. etz, possesses, as well as it usually in metrological measurements for the measurement of Angular sizes applying bark.

Fig. 11 zeigt eine Meßanordnung, die sich insbesondere für wissenschaftliche Zwecke eignet. Ein Zylinder 47 besitzt in seiner Achse ein Nicolprisma 46, welches durch Anwendung \on Einstellschrauben und Drucieplatten in seiner gewünschten Stellung gehalten wird. Der Zylinder 47 dreht sich in einem äußeren Zylinder 48. der auf einem Fuß f des Instrumentes angeordnet ist. Der äußere Zylinder m : d der innere Zylinder bilden Lagerflächen, von denen die eine konisclh zuiäuft. zu dem Zwecke, eine strenge Axialität zu gewährleisten. Ein Drucklager-48'gestattet die Anwendung einer axial wirkenden Federkraft, so daß die konisch zulaufenden Eagerfiächen gegeneinandergepreßt werden und ein axiales Spiel verhindern. Um eine hohe Genauigkeit der Konstruktion zu erzielen, finden sphärische Eagerflächen Anwendung, die optisch poliert sind. wobei eine größere Anzahl zuvor kalibrierter Kugeln eingesetzt sind. Fig. 11 shows a measuring arrangement, which is particularly useful for scientific Purposes. A cylinder 47 has a Nicol prism 46 in its axis, which by using adjusting screws and pressure plates in its desired position is held. The cylinder 47 rotates in an outer cylinder 48 of the a foot f of the instrument is arranged. The outer cylinder m: d the inner one Cylinders form bearing surfaces, one of which is conical. for the purpose to ensure strict axiality. A pressure bearing 48 'allows use an axially acting spring force, so that the tapered bearing surfaces are pressed against one another and prevent axial play. To ensure high accuracy of construction To achieve this, spherical Eager surfaces are used, which are optically polished. a larger number of previously calibrated balls are used.

An dem einen Ende besitzt der Zylinder 47 eine Flanschscheibe 49. die einen kreisförmigen Ring 51 trägt, der aus planparallelem Glas besteht und gravier ist, so daß außerordentlich feine, radial sich erstreckende Winkellinien, darstellende Linien sich ergeben. Sind diese Linien mittels eines Diamanten eingeritzt, so kann die Linienbreite von der Größenordnung eines Mikrons sein. Eine beleuchtende Lichtquelle 52, ein Kondensator, der durch die Linsen 53 und 55 gebildet wird, und ein 45°-Prisma 54 beleuchten die Teilungen auf der Glasplatte 51. The cylinder 47 has a flange disk 49 at one end. which have a circular ring 51 which is made of plane-parallel glass exists and is grave, so that extremely fine, radially extending Angular lines, representing lines result. Are these lines by means of a Diamonds scratched so the line width can be on the order of a micron be. An illuminating light source 52, a condenser through the lenses 53 and 55 is formed, and a 45 ° prism 54 illuminates the divisions on the glass plate 51.

Die Skalenlinien werden mittels 100facher Vergrößerung unter Anwendung eines verzerrungsfreien Mikroskops beobachtet, welches ein Objektiv 56 und ein 45°-Prisma 57 umfaßt ; ein Weitwinkelokular 49 und ein Mikrometernetz 58 sind in der Okularbrennebene angeordnet, wie man auch aus Fig. 12 ersehen kann. Durch Anwendung eines mit Teilung versehenen Drehgriffes 62 und einer Mikrometerschraube, welche auf die Schraubmutter 60 eines Schlittens wirkt, der das gravierte Netz 48 trägt, kann der eine Satz der Doppellinien 71, die in Fig. 13 wiedergegeben sind, im Gesichtsfeld in eine solche Lage gebracht werden, daß sie exakt auf einer Skalenlinie 69 der Glasscheibe 51 liegen, und zwar dergestalt, daß sich gleicher Abstand von den beiden Linien 71 ergibt. Eine Reihe von Dreieckmarken 70 sind auf einer festen durchscheinenden Platte angeordnet, die sich in der Nähe des Netzes 58 befindet. Diese dienen dem Zwecke, das Intervall einer Teilung der Scheibe 51 in zehn Teilungen zu unterteilen. Jedes Intervall 70 entspricht einer vollen Umdrehung der Mikrometerschraube 62, die beispielsweise in hundertachtzig gleiche Teile geteilt ist, dergestalt, daß jede Skaleneinheit einen Winkel von einer Sekunde wiedergibt. The scale lines are magnified 100 times using observed a distortion-free microscope, which has an objective 56 and a 45 ° prism 57 includes; a wide angle eyepiece 49 and a micrometer network 58 are in the focal plane of the eyepiece arranged, as can also be seen from FIG. By applying one with division provided rotary handle 62 and a micrometer screw, which on the screw nut 60 acts of a slide that carries the engraved network 48, one set of the Double lines 71, which are shown in Fig. 13, in such a field of view Be brought into position that they are exactly on a scale line 69 of the glass pane 51 lie in such a way that there is an equal distance from the two lines 71 results. A series of triangular marks 70 are on a solid translucent plate arranged, which is located in the vicinity of the network 58. These serve the purpose to divide the interval of pitch of the disk 51 into ten pitches. Each Interval 70 corresponds to a full turn of the micrometer screw 62, which for example is divided into one hundred and eighty equal parts, such that each scale unit represents an angle of one second.

Die Empfindlichkeit der Ablesung wird ferner durch eine Noniusanordnung 63 vergrößert. Die Schraubz 62 kann sich axial nicht verschieben in Anbetracht der Wirkung des Drucklagers 61, da die Feder 64 einen toten Gang verhindert.The sensitivity of the reading is further enhanced by a vernier arrangement 63 enlarged. The screw 62 cannot move axially in view of the Effect of the thrust bearing 61, since the spring 64 prevents a backlash.

Wenn man das Okularnetz 58, wie Fig. 13 zeigt, beobachtet, so entspricht die mit dem Bezugszeichen 69 versehene Linie der Teilung von 27°30'auf der Glasscheibe 51 der Fig. 11. Da die Linie 69 jenseits der dreieckigen Marke 70 liegt, welche das Bezugszeichen 15'trägt, müssen 15'zu der Anfangsstellung von 27°30'hinzuaddiert werden, so daß die Ablesung 27°45'ergibt. Indem man sich auf die Teilung 62 der Fig. 12 bezieht, erkennt man, daß die Skala um 34", d. h. um 43 Bogensekunden, verschoben ist, wobei man ferner auf der Trommel 62 feststellt, daß eine genaue Übereinstimmung an der Noniusskala63 bei acht Einheiten der Noniusskala auftritt. Dementsprechend wurde das Okularnetz um einen zusätzlichen Winkelbetragentsprechend43, 8' Sekundenverschoben, so daß der genaue Drehwinkel des Polarisators 46 der Fig. 11 den Wert annimmt : 27°45'43, 8". If one observes the eyepiece network 58, as shown in FIG. 13, then corresponds to the line with the reference number 69 of the division of 27 ° 30 'on the glass pane 51 of Fig. 11. Since the line 69 lies beyond the triangular mark 70 which has the reference symbol 15 ', 15' must be added to the initial position of 27 ° 30 ' so that the reading is 27 ° 45 '. By referring to the division 62 of the Referring to Figure 12, it will be seen that the scale has shifted 34 ", i.e. 43 arc seconds is further noted on drum 62 that an exact match occurs on the vernier scale63 at eight units of the vernier scale. Accordingly the eyepiece network was shifted by an additional angular amount corresponding to 43.8 'seconds, so that the exact angle of rotation of the polarizer 46 of FIG. 11 assumes the value: 27 ° 45'43.8 ".

Bei der Darstellung der Fig. II ist die relative Anordnung des Polarisators, des Schirmes und der Quarzplatten in bezug auf Fig. 8 etwas abgewandelt. In the illustration of Fig. II, the relative arrangement of the polarizer, of the screen and the quartz plates with reference to FIG. 8 modified somewhat.

Insbesondere verlaufen in Fig. II die Lichtstrahlen der Lichtquelle in der Zylinderhülse 47 durch die Zerstreuungslinsen 16, und der sich ergebende parallele Strahl durchsetzt den in bezug auf Winkelstellung einstellbaren Polarisator 46. Nach Austreten aus dem Zylinder 47 durchsetzt der polarisierte Lichtstrahl das Fenster 47 des Schirmes 26 und danach die Quarzplatten, wobei nur die Quarzplatte 44 in der Darstellung der Fig. II zu erkennen ist. Nach Durchlaufen der Quarzplatten durchsetzt der Lichtstrahl die zu untersuchende Flüssigkeit und den Analysator und gelangt auf die lichtempfindliche Oberfläche des Lichtumformgerätes, beispielsweise der in Fig. I dargestellten Photozelle 23.In particular, the light rays of the light source run in FIG. II in the cylinder sleeve 47 through the diverging lenses 16, and the resulting parallel beam penetrates the polarizer, which is adjustable in terms of angular position 46. After exiting the cylinder 47, the polarized light beam penetrates the Window 47 of the screen 26 and then the quartz plates, with only the quartz plate 44 can be seen in the illustration of FIG. II. After passing through the quartz plates penetrates the ray of light the liquid to be examined and the analyzer and reaches the light-sensitive surface of the light converter, for example the photocell 23 shown in FIG.

Bezieht man sich wiederum insbesondere auf Fig. I l, so ist zu erkennen, daß die gesamte Anordnung, welche den Polarisator 46, den Zylinder 47 und die Scheibe 51 umfaßt, mittels eines Betätigungsgriffes 65 und einer Mikrometerschraubenanordnung 66 und 67 zu betätigen ist, wobei das der Mikrometerspindel 66 zugeordnete Zahnrad mit dem Hohlzylinder 47 mittels eines Zwischengliedes 68 verbunden ist. Es ist offensichtlich, daß der Betätigungsknopf 65 auch von einem elektrischen Motor angetrieben werden kann und daß die gravierte Scheibe 51 durch ein elektronisches Ableseorgan hohen Auflösungsvermögens ersetzt sein kann. If one refers again in particular to Fig. II, it can be seen that that the entire assembly, which includes the polarizer 46, the cylinder 47 and the disc 51, by means of an operating handle 65 and a micrometer screw assembly 66 and 67 is to be actuated, the gear wheel assigned to the micrometer spindle 66 is connected to the hollow cylinder 47 by means of an intermediate member 68. It is obvious, that the operating button 65 can also be driven by an electric motor can and that the engraved disk 51 high by an electronic reading device Resolving power can be replaced.

Bei der Anwendung des geschilderten Polarisationsapparates, der die Anwendung eines drehbaren Polarisators vorsieht, um die optische Drehung zu messen, sind keine besonderen Vorkehrungen zu treffen, um die Lichtquelle zu stabilisieren. Es können ferner Photomultiplier verwendet werden, die den Vorteil einer hohen Verstärkung bieten, ohne daß eine in hohem Maße stabilisierte Gleichstromquelle erforderlich ist, da die Meßmethoden auf dem Prinzip beruhen, daß eine Wechselkomponente des Stromes Null in dem Lichtumformungsorgan auftritt. When using the described polarization apparatus, which the Provides application of a rotatable polarizer to measure optical rotation, no special precautions need to be taken to stabilize the light source. It can also be used photomultiplier, which has the advantage of a high gain without the need for a highly stabilized DC power source is because the measurement methods are based on the principle that an alternating component of the Current zero occurs in the light conversion element.

Wenn die lichtempfindliche Schicht des Lichtumformungsorgans senkrecht zu der optischen Hauptachse des Instrumentes steht und nicht in bezug auf die Vertikalachse OZ für die Zwecke der Eichung gedreht wird, eine Messung der optischen Drehung auch durch Drehung des Analysators und nicht des Polarisators durchgeführt werden kann. In einem solchen Falle kann der Analysator für die Zwecke der Drehung auf dem in Fig. I I gezeigten Mechanismus angeordnet werden, und es kann der allein vorhandene Polarisator fest angeordnet sein. Ein solches drehbares Analysatorsystem ist bei bestimmten Anwendungszwecken von Vorteil, beispielsweise wenn die Änderung des Drehwertes einer Zuckerlösung bezogen auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 200/, figer Konzentration, bestimmt werden soll. Bei einer solchen Anordnung wird der Analysator gedreht, bis vollständig die Gleichstromkomponente im Ausgang der Photozelle bei einem Winkel 19 verschwindet, welcher dem optischen Drehvermögen einer 20°/Oigen Zuckerlösung entspricht. Dies gestattet die Anwendung sehr hoher Werte von tana ohne Umkehr des Vorzeichens des Winkels. Die Messung der Änderung von @, die der Abweichung gegenüber der 20°/Oigen Konzentration entspricht, kann durch Anwendung der vorstehend erörterten Meßkreise durchgeführt werden. Die abwechselnde Drehung der Achse der Polarisation des Lichtstrahles kann in einfacher Weise auch auf andere Art erzielt werden, als bisher erörtert wurde. When the light-sensitive layer of the light-converting organ is perpendicular to the main optical axis of the instrument and not to the vertical axis OZ is rotated for the purpose of calibration, a measurement of optical rotation as well can be performed by rotating the analyzer and not the polarizer. In such a case, the analyzer can be rotated on the in Fig. I I shown mechanism can be arranged, and it can be the only existing Polarizer be fixed. One such rotatable analyzer system is at certain applications are advantageous, for example when changing the rotation value a sugar solution based on a predetermined value, for example 200 /, figer Concentration, should be determined. With such an arrangement, the analyzer rotated until completely the direct current component in the output of the photocell at disappears at an angle 19, which corresponds to the optical rotatability of a 20 ° / Oigen Sugar solution corresponds. This allows the use of very high values of tana without reversing the sign of the angle. Measuring the change in @, which corresponds to the deviation from the 20% concentration, can through Application of the measurement circuits discussed above can be carried out. The alternating Rotation of the axis of polarization of the light beam can also be done in a simple manner can be achieved in a different way than previously discussed.

Wenn zwei Polarisatoren nebeneinander in einem schwingenden Rahmen gemäß Fig. 2 angeordnet sind, muß die Drehung des Polarisators vollständig eliminiert werden. Selbst bei einer geringen mechanischen Drehung der Polarisatoren würde sich ein Einfluf3 auf die Messung des optischen Drehwinkels ergeben, da sich die Genauigkeit der Messung wesentlich auf der Genauigkeit des Phasenwinkels zwischen Polarisator und Analysator stützt. Andererseits wird bei Anwendung von linksdrehenden und rechtsdrehenden Quarzplatten gemäß Fig. 8 die Meßanordnung vollständig unabhängig von einer mechanischen Drehung des Halterungsrahmens ; die Winkeldrehung der Polarisationsebene des Lichtstrahles, der die Quarzplatten durchsetzt, hängt allein von deren Dicke ab. When two polarizers side by side in a swinging frame 2, the rotation of the polarizer must be completely eliminated will. Even with a slight mechanical rotation of the polarizers, the polarizers would change an influence on the measurement of the optical angle of rotation, since the accuracy the measurement depends largely on the accuracy of the phase angle between polarizers and analyzer supports. On the other hand, when using left-turning and right-turning Quartz plates according to FIG. 8 complete the measuring arrangement independent from mechanical rotation of the support frame; the angular rotation of the plane of polarization of the light beam that penetrates the quartz plates depends solely on their thickness away.

Da eine Drehung einer die Phase verdrehenden Quarzplatte keine winkelmäßige Änderung der Richtung der Polarisationsebene bewirkt, kann die beschriebene oscillierende Bewegung der Platten durch eine rotierende Bewegung ersetzt werden. die allgemein leichter zu erzielen ist. Since a rotation of a quartz plate that rotates the phase is not an angular rotation Changing the direction of the plane of polarization causes the described oscillating Movement of the plates can be replaced by a rotating movement. the general is easier to achieve.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 14 und 15 wird diese Unempfindlichkeit in bezug auf mechanische Drehung ausgenutzt. Bogenförmige Teile 75 und 76, die aus linksdrehenden und rechtsdrehenden Quarzplatten geeigneter Dicke bestehen, werden ausgenutzt, um die gewünschten Drehungen um t X und X zu erzielen, wobei die genannten Platten abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, so daß sich eine ununterbrochene Schwinganordnung ergibt. Die Segmente sind auf einer Flanschfläche versehenen Scheibe 77 angeordnet, die auf einer umlaufenden Welle 76 angeordnet ist, wobei letztere von einem Motor angetrieben wird. Die vordere Frontfläche 79, die ebenfalls zentriert ist, hält die Quarzsegmente durch Anwendung mechanischen Druckes, beispielsweise unter Anwendung von Druckschrauben, fest. Die Anwendung eines geeigneten Kittes zwischen den beiden Berührungsflächen von Metall und Quarz trägt zu der erhöhten mechanischen Festigkeit der Anordnung bei. Wenn hohe Winkelgeschwindigkeiten erzielt werden sollen, kann die Anwendung eines Stahlringes um die Peripherie der Quarzsektoren zweckmäßig sein, wobei entsprechendes Schleifen der kreisförmigen Berührungsflächen von Vorteil ist. With the arrangement according to FIGS. 14 and 15, this insensitivity becomes exploited with respect to mechanical rotation. Arc-shaped parts 75 and 76, which consist of Left-hand and right-hand quartz plates of suitable thickness are made exploited to achieve the desired rotations about t X and X, said Plates are arranged alternately next to each other, so that there is an uninterrupted Oscillating arrangement results. The segments are on a flange surface provided disc 77 arranged, which is arranged on a rotating shaft 76, the latter is driven by a motor. The front face 79, which is also centered holds the quartz segments by applying mechanical pressure, for example using pressure screws. The application of a suitable putty between the two contact surfaces of metal and quartz contributes to the increased mechanical strength of the arrangement. When achieving high angular speeds can be the application of a steel ring around the periphery of the quartz sectors be appropriate, with appropriate grinding of the circular contact surfaces is beneficial.

Dadurch, daß der Ring mit den Quarzplatten unter Anwendung chemischer Kitte verbunden wird, gelangt man zu einer robusten und starren Anordnung.By having the ring with the quartz plates underneath Application of chemical Putty is connected, one arrives at a robust and rigid arrangement.

Bei der zuletzt geschilderten Apparatur muß die Form der Blendenöffnung des Schirmes 66 gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Anordnung verändert werden. Insbesondere müssen die Bogen der Kreise ab und c. d konzentrisch in bezug auf die Welle liegen. und die beiden radialen Segmente ab und bc müssen die Konturen der Öffnung 47 bilden. Wenn das Rad sich dreht, so überstreicht die Trennungslinie MN zwischen zwei aneinandergrenzenden Quarzsegmenten in korrekter Weise die Blendenöffnung. Dementsprechend besteht der Lichtstrahl, welcher das System durchsetzt, aus einer Mischung von polarisiertem Licht, welches um die Winkel f-Y und-x verschieden polarisiert ist, und dementsprechend schwankt die Zusammensetzung zeitlich. In the case of the apparatus described last, the shape of the aperture must be of the screen 66 can be changed compared to the arrangement shown in FIG. In particular, the arcs of the circles must ab and c. d concentric with respect to the Wave lie. and the two radial segments ab and bc must be the contours of the Form opening 47. When the wheel turns, the dividing line passes MN the aperture between two adjacent quartz segments correctly. Accordingly, the light beam that passes through the system consists of one Mixture of polarized light, which polarizes differently by the angles f-Y and -x is, and accordingly the composition fluctuates with time.

Wenn der Winkelbetrag 0, der der Winkellänge eines Quarzsegmentes entspricht, größer als der Winkel f ist, welcher die radial verlaufenden Kantenad und bc der Blendenöffnung 47 trennt, ergibt sich eine Winkelstellung des umlaufenden Rades, in welcher nur Licht der einen Art das System durchsetzt. If the angular amount is 0, the angular length of a quartz segment corresponds to, is greater than the angle f, which the radially extending edge radius and bc separates the aperture 47, there is an angular position of the circumferential Rades in which only light of one kind permeates the system.

Es entspricht daher der Ausgangsstrom, den das Lichtumformgerät liefert, der Fig. 16, die in Abhängigkeit des mechanischen Drehwinkels des Rades, welch letzterer proportional der Zeit ist, den elektrischen Ausgangsstrom zeigt. Die horizontalen Linien BC, DE, FG geben den maximalen und minimalen Ausgangsstrom des Umformgerätes wieder, wenn die Blendenöffnung vollständig durch ein Quarzelement überdeckt ist. Die geraden geneigten Linien AB, CD, EF zeigen den Übergang von einem Winkel der Polarisation zu einem anderen an. Dieser Übergang ist in bezug auf die Zeit linear und folgt der Beziehung : I = A2 cos2(-x + #) (adMN) + A2cos2 (@ + #)(MNbc), (17) wobei die Flächen adMN und MNbc die Werte annehmen : Hier bedeutet A = die Amplitude der Lichtschwingung, A = den Anfangs-Phasenwinkel zwischen der Polarisationsebene des Lichtes des Polarisators und des Analysators, O = die Winkeldrehung der Polarisationsebene, adMN = die Oberfläche, durch welche polarisiertes Licht des Winkels x hindurchtritt, adbc = die gesamte Fläche der Blendenöffnung, MNbc = die Fläche, durch welche polarisiertes Licht des Winkels-a hindurchtritt, R, undR, = die Radien der Bogen ab und cd.The output current supplied by the light conversion device therefore corresponds to FIG. 16, which shows the electrical output current as a function of the mechanical angle of rotation of the wheel, the latter being proportional to time. The horizontal lines BC, DE, FG show the maximum and minimum output current of the converter when the aperture is completely covered by a quartz element. The straight inclined lines AB, CD, EF indicate the transition from one angle of polarization to another. This transition is linear with respect to time and follows the relationship: I = A2 cos2 (-x + #) (adMN) + A2cos2 (@ + #) (MNbc), (17) where the areas adMN and MNbc assume the values : Here A = the amplitude of the light oscillation, A = the initial phase angle between the polarization plane of the light of the polarizer and the analyzer, O = the angular rotation of the polarization plane, adMN = the surface through which polarized light of the angle x passes, adbc = the total area of the aperture, MNbc = the area through which polarized light of angle -a passes, R, andR, = the radii of the arcs ab and cd.

Der sich ergebende elektrische Ausgangsstrom des Lichtumformungsgerätes ist dann nicht weiter eine einfache harmonische zeitliche Funktion, aber er enthält nach wie vor die Summe der Gleichstrom-und Wechselstromkomponenten. Die Gleichstromkomponente bleibt weiterhin gleich der halben Summe zwischen dem maximalen und minimalen Wert des elektrischen Ausgangsstromes, wie zuvor erörtert wurde, und wird in Fig. 16 wiedergegeben durch lmaz + Imin 2 Da eine periodische Funktion sich nach Art einer Fourier-Reihe in harmonischen Funktionen entwickeln läßt, ergibt sich die Wechselstromkomponente zu In dieser Gleichung bedeutet An = die Amplitude der harmonischen Komponente der Ordnungszahl n ; Bn = den Phasenwinkel der harmonischen Schwingung der Ordnungszahl n.The resulting electrical output current of the light conversion device is then no longer a simple harmonic time function, but it still contains the sum of the direct current and alternating current components. The direct current component still remains equal to half the sum between the maximum and minimum values of the electrical output current, as previously discussed, and is represented in FIG. 16 by Imaz + Imin 2 Since a periodic function develops into harmonic functions in the manner of a Fourier series allows, the alternating current component results In this equation, An = the amplitude of the harmonic component of the atomic number n; Bn = the phase angle of the harmonic oscillation of the atomic number n.

Der Winkel der Quarzsegmente Ai und die Winkelgeschwindigkeit f) o der Scheibe definieren die Grundschwingung der Funktion : y= = cor : c Umdrehungszahl je Sekunde (21) Dementsprechend zeigt das Meßinstrument 24'der Fig. 4 bei Anwendung der Gleichrichterbrücke 36' einen mittleren Stromwert, der sich ergibt zu : Wenn der Winkelabstand 0 größer als der Winkel ç ist, den die Kanten ad und bc der Blendenöffnung 47 bilden, so ist die mittlere Wechselstromkomponente in Annäherung Diese Gleichung kann wie folgt geschrieben werden : In der letztgenannten Gleichung bezeichnet S die Öffnung der Blende 47. Vergleicht man diesen Ausdruck mit demjenigen, der sich bei der harmonischen Schwingung des Polarisatorrahmens ergab, und der betrug so ergibt sich das Verhältnis : Dieses Verhältnis wird I für den Zahlenwert /0 = 0, 726.The angle of the quartz segments Ai and the angular velocity f) o of the disk define the fundamental oscillation of the function: y = = cor: c number of revolutions per second (21) resulting in: If the angular distance 0 is greater than the angle ç which the edges ad and bc of the diaphragm opening 47 form, then the mean alternating current component is in approximation This equation can be written as follows: In the last-mentioned equation, S denotes the opening of the diaphragm 47. If this expression is compared with that which resulted from the harmonic oscillation of the polarizer frame, and which was this results in the relationship: This ratio becomes I for the numerical value / 0 = 0.726.

Mit anderen Worten nimmt die Empfindlichkeit zu, wenn das Winkelverhältnis/0 abnimmt. Die Funktion, welche den Ausgangsstrom wiedergibt, nimmt eine Mäander-Wellenform an, wenn/¢ verschwindet. In other words, when the angle ratio / 0 decreases. The function that represents the output current takes a meander waveform on when / ¢ disappears.

Abgesehen von dem Gewinn an Empfindlichkeit besitzt die Anordnung noch andere Vorteile. Die Spitzenströme Imaz und ltnin können im Wege klassischer Methoden gemessen werden, indem eine Speicherkapazität aufgeladen wird und durch Impulse bekannter Strommenge entladen wird. Die Anzahl Impulse, die erforderlich ist, um die gespeicherte Energie auf Null zu bringen, ist ein Maß für den Spitzenstrom. Eine solche Anordnung bietet ohne weiteres eine direkte Verbindung zu Meß-Methodiken unter Anwendung binär rechnender Rechengeräte für die Zwecke der Steuerung und Überwachung von kontinuierlich verlaufenden Verfahren. Apart from the gain in sensitivity, the arrangement has still other advantages. The peak currents Imaz and ltnin can by way of classic Methods are measured by charging and by a storage capacity Impulse of known amount of current is discharged. The number of pulses required is to bring the stored energy to zero, is a measure of the peak current. Such an arrangement readily provides a direct link to measurement methodologies using binary computing devices for the purposes of control and monitoring of continuously running processes.

Es kann indessen auch eine einfache harmonische Funktion erhalten werden, wenn in geeigneter Weise die Blendenöffnung gewählt wird. Um dies zu erzielen, muß die Gleichung bestehen ç = . However, it can also have a simple harmonic function if the aperture is selected appropriately. To achieve this the equation must exist ç =.

Weiterhin muß die Blendenöffnung eine bestimmte Umrandung besitzen, so daß die freie Fläche, die durch die Umrandung bestimmt ist und die Trennungslinie MN zwischen zwei aufeinanderfolgenden Quarzplatten in der folgenden Beziehung stehen : S= 2° (Icosxm). (26) Hierbei bedeutet x die Verschiebung der Trennungslinie MN in einer senkrechten Richtung und S0 die gesamte Fläche der Blendenöffnung. Nimmt man an, daß die Trennungslinie MN bei ihrer Verschiebung fortschreitet, jedoch parallel bleibt, ergibt sich eine Bedingung, wenn der mittlere Radius der Quarzscheibe etwa unendlich ist, und es ist dann einfach, einen mathematischen Ausdruck für die Umrandung zu finden. Furthermore, the aperture must have a certain border, so that the free area, which is determined by the border and the dividing line MN between two consecutive quartz plates have the following relationship : S = 2 ° (Icosxm). (26) Here x means the shift of the dividing line MN in a perpendicular direction and S0 is the entire area of the aperture. Takes assume that the dividing line MN advances as it moves, but in parallel remains, there is a condition when the mean radius of the quartz disk is about is infinite and it is then easy to find a mathematical expression for the outline to find.

Wenn man das Oberflächenintegral über die lineare Verschiebung x bildet, erhält man was den Ordinatenwert y liefert Die Konstante m steht in direkter Beziehung zu dem Abstand X2X1 zwischen aufeinanderfolgenden Trennungslinien MN, wodurch sich die Periodizität der Schwankung der Fläche ergibt zu m= .If one forms the surface integral over the linear displacement x, one obtains which gives the ordinate value y The constant m is directly related to the distance X2X1 between successive dividing lines MN, which results in the periodicity of the fluctuation of the area as m =.

X2-Xi Die Gleichung hat zur Grundlage, daß dieser Abstand gleich der Länge des Fensters längs einer Achse parallel zur Verschiebung x ist. Wenn daher die Blendenöffnung eine Symmetrieachse parallel zur Bewegungsrichtung besitzt, ergibt sich die Ordinate des Profils zu Im Falle der Rotation, wo sich ein kreisförmiger Bewegungsweg des Schwerpunktes des Segmentes MN ergibt, muß die Berechnung des Profils unter Anwendung von Polarkoordinaten erfolgen.X2-Xi The basis of the equation is that this distance is equal to the length of the window along an axis parallel to the displacement x. Therefore, if the aperture has an axis of symmetry parallel to the direction of movement, the ordinate of the profile results in In the case of rotation, where there is a circular movement path of the center of gravity of the segment MN, the profile must be calculated using polar coordinates.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Anordnung zur Messung und Bestimmung und anderweitigen Auswertung der winkelmäßigen Rotation eines Lichtstrahles, bedingt durch eine chemische Substanz, darauf beruht, daß kontinuierlich die Polarisationsebene eines Lichtstrahles nach der einen bzw. der anderen Richtung in bezug auf eine Bezugsebene verändert wird. Ein solcher Lichtstrahl wird durch eine zu untersuchende Substanz geleitet und durch einen Analysator und dann in entsprechende Stromschwankungen unter Anwendung eines Lichtumformgerätes verwandelt. In Anbetracht des Modulationscharakters des Lichtstrahles, der die Substanz durchsetzt, enthält der Ausgangsstrom des Umformorgans sowohl Wechselstromals Gleichstromkomponenten. Es werden die Gleichstromkomponenten kompensiert, und die Größe der Wechselstromkomponenten entspricht dann dem Winkelmaß, um welchen die betreffende Substanz den Lichtstrahl in bezug auf seine Polarisationsebene gedreht hat. From the above description it can be seen that the inventive Arrangement for measuring and determining and otherwise evaluating the angular Rotation of a light beam, caused by a chemical substance, is based on that continuously the plane of polarization of a light beam after the one or the other direction is changed with respect to a reference plane. Such a ray of light is passed through a substance to be examined and through an analyzer and then into corresponding current fluctuations using a light converter transformed. In view of the modulation character of the light beam that the substance interspersed, the output current of the converter contains both alternating current and direct current components. The DC components are compensated, and the size of the AC components then corresponds to the angle by which the substance in question hits the light beam has rotated with respect to its plane of polarization.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung durchsetzt der Lichtstrahl die zu untersuchende Substanz und darauf den Analysator. Zwei Polarisatoren, deren Polarisationsebene gleiche, aber entgegengesetzte Winkel in bezug auf die Polarisationsebene des Analysators bilden, werden kontinuierlich und abwechselnd in den Lichtstrahl gebracht, der vor der zu untersuchenden Substanz verläuft. Ein Lichtumformgerät wird durch den Lichtstrahl erregt, der den Analysator durchsetzt hat, und es wird die Lichtenergie in entsprechende elektrische Stromspannungen umgewandelt ; in Anbetracht der kontinuierlichen Verschiebung der Polarisation des Lichtstrahles bei dem Schwingungsvorgang der Polarisatoren ergibt sich ein Ausgangsstrom, der eine Wechselstrom-und eine Gleichstromkomponente besitzt. Unter Anwendung eines zweiten Lichtumformgerätes wird die Gleichstromkomponente beseitigt, wobei das zweite Umformgerät von Lichtstrahlen erregt wird, die von der allein vorhandenen Lichtquelle ausgehen. Die Größe der verbleibenden Wechselstromkomponente hängt von dem optischen Drehungsvermögen der zu untersuchenden Substanz ab. Dementsprechend wird die Wechselstromkomponente gemessen in einem geeigneten Meßinstrument, das eine kalibrierte Skala besitzt ; so wird das optische Drehungsvermögen der Winkel 0 direkt von der Ablesung eines Meßinstrumentes erhalten. Es ist offensichtlich, daß ein solches eine direkte Ablesung gestattendes Meßinstrument auch durch ein Registriergerät bzw. durch Steuermittel ersetzt werden kann, wenn es sich darum handelt, einen kontinuierlichen Verlauf eines chemischen Verfahrens zu überwachen. In one embodiment of the invention, the light beam passes through the substance to be examined and then the analyzer. Two polarizers, whose Polarization plane equal but opposite angles with respect to the polarization plane of the analyzer form are continuous and alternating in the light beam brought, which runs in front of the substance to be examined. A light converter is excited by the beam of light that has passed through the analyzer, and it becomes the light energy is converted into corresponding electrical current voltages; in view of the continuous shift of the polarization of the light beam during the oscillation process The polarizers result in an output current, which is an alternating current and a Has direct current component. Using a second light converter the direct current component is eliminated, the second converter of light beams is excited, which emanate from the only available light source. The size of the remaining AC component depends on the optical rotatability of the substance to be examined. Accordingly, will the AC component measured in a suitable measuring instrument having a calibrated scale; so the optical rotatability of the angle becomes 0 directly from the reading of a Received measuring instrument. It is obvious that such a direct reading Permitting measuring instrument also by a recording device or by control means can be replaced if it is a continuous course a chemical process to monitor.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung befindet sich ein einziger Polarisator in dem Lichtstrahl, bevor derselbe die zu untersuchende Substanz durchsetzt ; ein solcher Polarisator besitzt eine Polarisationsebene, welche mit der des Analysators übereinstimmt. In diesem Fall wird die Modulation des Lichtstrahles, der die zu untersuchende Substanz durchsetzt, durch zwei lichtdrehende optische Substanzen, beispielsweise zwei Quarzplatten, bewirkt. In another embodiment of the invention there is a single polarizer in the light beam before the same the substance to be examined interspersed; such a polarizer has a plane of polarization, which with corresponds to that of the analyzer. In this case the modulation of the light beam, which penetrates the substance to be examined, through two light-rotating optical ones Substances, for example two quartz plates, causes.

Die geschilderten Ausführungsformen der Erfindung, die Lichtmodulation ausnutzen, können in Verbindung mit verschiedenartigen Meßkreisen verwendet werden. The described embodiments of the invention, the light modulation can be used in conjunction with various types of measuring circuits.

Insbesondere können zwei Meßinstrumente verwendet werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wobei das eine Meßinstrument die Summe und das andere Meßinstrument die Differenz der beiden Ausgangsströme des Lichtumformungsgerätes anzeigen ; die Ausgangsströme entsprechen dabei den Energien der beiden Lichtstrahlen, die aus dem Analysator austreten, und ergeben sich dadurch, daß in bezug auf eine Hauptrichtung der polarisierte Lichtstrahl nach links oder rechts verschoben oder gedreht wird. Gegebenenfalls kann auch ein einziges Meßinstrument, wie es im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert wurde, Anwendung finden.In particular, two measuring instruments can be used, as shown in Fig. 4, one measuring instrument being the sum and the other measuring instrument show the difference between the two output currents of the light conversion device; the Output currents correspond to the energies of the two light beams that come from exit the analyzer, and result from the fact that with respect to a main direction the polarized light beam is shifted or rotated to the left or right. Optionally, a single measuring instrument can also be used, as is related to Fig. 5 was explained, apply.

Es wurde ferner eine mechanische Anordnung beschrieben, welche gestattet, das optische Drehvermögen zu ermitteln. Beispielsweise kann der Polarisator gedreht werden, wie dies in Fig.)) und) 2 gezeigt wurde, bis die Wechselstromkomponente in dem Ausgangsstrom des Lichtumformgerätes verschwindet. A mechanical arrangement has also been described which allows to determine the optical rotation capacity. For example, the polarizer can be rotated as shown in Fig.)) and) 2 until the AC component disappears in the output current of the light converter.

Solche Drehung des Polarisators, die auf einer geeigneten Ableseskala zur Anzeige gebracht werden kann, entspricht der Winkeldrehung des polarisierten Lichtstrahles durch die zu untersuchende Lösung. Es kann auch der Polarisator eine feste Stellung haben, und der Analysator kann Drehbewegungen unterliegen zur Erzielung des gleichen Resultates.Such rotation of the polarizer indicated on a suitable reading scale can be displayed, corresponds to the angular rotation of the polarized Light beam through the solution to be examined. It can also be the polarizer have a fixed position, and the analyzer can be subject to rotary movements to achieve the same result.

Bei der Modulation des polarisierten Lichtstrahles ergibt sich eine Wechselstromkomponente in dem elektrischen Meßkreis, die zu außerordentlich hohen Empfindlichkeiten führt und die Notwendigkeit nicht entstehen läßt, den Ausgangsstrom des Lichtumformgerätes zu verstärken. The modulation of the polarized light beam results in a AC component in the electrical measuring circuit leading to extremely high Sensitivities leads and the need does not arise, the output current of the light converter.

Bei der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wurde angenommen, daß die zu untersuchende Lösung optisches Rotationsvern. ögen besitzt, d. h. die Fähigkeit besitzt, die Ebene der Polarisation eines polarisierten Lichtstrahles zu drehen. Gewisse Substanzen, Wasser z. B., haben nicht die Fähigkeit, eine optische Drehung der Polarisationsebene zu bewirken, aber sie besitzen magnetisches oder elektrostatisches Drehvermögen. In gewissen Fällen wird daher die Lösung einem elektromagnetischen oder elektrostatischen Feld unterworfen, und unter dem Einfluß solcher Felder bewirkt die Lösung in größerem oder geringerem Maße eine Drehung der Polarisationsebenc des Lichtes, welches die Flüssigkeit durchsetzt. In the above description of the invention it was assumed that the solution to be examined optical Rotationsvern. owns, d. H. the Ability to control the plane of polarization of a polarized light beam to turn. Certain substances, water e.g. B., do not have the ability to have an optical To cause rotation of the plane of polarization, but they possess magnetic or electrostatic rotation. In certain cases, therefore, the Solving an electromagnetic or electrostatic field, and effected under the influence of such fields the solution to a greater or lesser extent is a rotation of the plane of polarization of the light that penetrates the liquid.

Während das elektrostatische Drehvermögen der Substanzen nicht von maßgeblicher Bedeutung ist, ist die Wichtigkeit des magnetischen Drehungsvermögens mindestens ebenso groß wie die des optischen Drehvermögens bei der chemischen Analyse und bei Fällen der physikalischen Chemie. Tatsächlich ist das magnetische Drehungsvermögen von Wasser als eine Bezugsgröße von Wichtigkeit für sämtliche anderen Substanzen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die Prinzipien der Anwendung einer Modulation polarisierten Lichtes und die Anwendung der verschiedenen elektrischen und mechanischen erläuterten Meßgeräte nicht auf die Anwendung bei Substanzen beschränkt ist, die optisches Drehvermögen haben.While the electrostatic rotatory power of the substances does not depend on What matters is the importance of magnetic rotation at least as great as that of the optical rotation in chemical analysis and in cases of physical chemistry. Indeed it is magnetic rotatability of water as a reference quantity of importance for all other substances. It is obvious to those skilled in the art that the principles of applying modulation polarized light and the application of various electrical and mechanical explained measuring devices is not limited to the use of substances that have optical rotation.

Die Erscheinungen, die sich hinsichtlich der Polarisationsdrehung von Licht ergeben, wenn der Lichtstrahl eine Lösung durchsetzt, gleichgültig, ob es sich um einen optischen, magnetischen oder elektrostatischen Effekt handelt, betreffen in gleicher Weise das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Geräte.The phenomena that arise in terms of polarization rotation of light when the ray of light penetrates a solution, whether or not it is an optical, magnetic or electrostatic effect, relate in the same way to the method according to the invention and that according to the invention Applied devices.

Optisch aktive Substanzen besitzen einen spezifischen Koeffizienten des Drehungsvermögens, der in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes ist. Optically active substances have a specific coefficient the rotatability, which is a function of the wavelength of the light.

Gemäß den Gleichungen von Drude besitzt das optische Drehungsvermögen verschiedene Terme K -.' wobei die Konstante eng mit der Wellenlänge des Kopfes des Absorptionsbandes zusammenhängt. Diese physikalische Eigenschaft bildet die Grundlage eines weiteren Zweiges der polarimetrischen Analyse. Indem man die optische Drehung der Polarisationsebene, die bei einem optisch aktiven Stoff unter Anwendung verschiedener Wellenlängen erzielt wird, mißt, kann man die Zusammensetzung der chemischen Substanz und die relativen Konzentrationen (P C bestimmen.According to Drude's equations, the optical rotatability different terms K -. ' where the constant is closely related to the wavelength of the head of the absorption band. This physical property constitutes the Basis of another branch of polarimetric analysis. By getting the optical Rotation of the plane of polarization applied to an optically active substance different wavelengths is achieved, one can measure the composition of the chemical substance and its relative concentrations (determine P C.

Nimmt man beispielsweise an, daß das optische Drehungsvermögen einer chemischen Lösung im Sinne der Drudeschen Gleichung durch drei Terme wiedergegeben wird so können die optischen Drehungen (~9a (0),,-cl bei sieben verschiedenenWellenlängen gemessen werden.For example, suppose that the optical rotatability of a chemical solution is represented by three terms in the sense of Drude's equation so the optical rotations (~ 9a (0) ,, - cl can be measured at seven different wavelengths.

Man erhält daher ein System von sieben Gleichungen mit sieben Unbekannten Die Auflösung des Systems ergibt dann die Gleichungen Die Auflösung kann in verschiedener Weise erfolgen.A system of seven equations with seven unknowns is therefore obtained The solution of the system then gives the equations The resolution can take place in various ways.

Benutzt man die vorhandenen Tafeln physikalischer Konstanten, so lassen sich Resultate mit geringster Schwierigkeit erhalten. If one uses the existing tables of physical constants, so results can be obtained with the least difficulty.

Wenn beispielsweise vier Messungen der optischen Drehung bei vier verschiedenen Wellenlängen vorgenommen wurden und wenn nur eine chemisch aktive Substanz entweder in reiner Form oder in Lösung betroffen ist, so erhält man : Von diesen Gleichungen erhält man die nachfolgenden Verhältnisse In den vorstehenden Beziehungen treten nicht mehr die relativen Konzentrationen auf. Es hängt bei dieser Methode die Präzision der Identifizierung von der Zahl der zur Anwendung gelangenden Wellenlängen bei den Messungen ab.For example, if four measurements of the optical rotation were made at four different wavelengths and if only one chemically active substance is involved, either in pure form or in solution, then one obtains: The following relationships are obtained from these equations In the above relationships, the relative concentrations no longer occur. With this method, the precision of the identification depends on the number of wavelengths used in the measurements.

Wenn andererseits verschiedene indentifizierte chemische Substanzen in demselben Lösungsmittel vorliegen und bei verschiedenen Wellenlängen ihre Rotationsvermögen bekannt sind, kann man die relativen Konzentrationen in einfacher Weise dadurch berechnen, daß man das Gleichungssystem löst : Die Lösung dieses Gleichungssystems in Determinantenausdrücken in klassischer Form liefert Es wird darauf hingewiesen, daß die Lichtstrahlen, die für die Durchführung der Messung benutzt werden, durch einen Prismenspektrographen oder einen Gitterspektrographen geliefert werden können oder auch durch eine monochromatische Lichtquelle.On the other hand, if different identified chemical substances are in the same solvent and their rotatability at different wavelengths is known, one can easily calculate the relative concentrations by solving the system of equations: The solution of this system of equations in determinant expressions in classical form provides It should be noted that the light beams which are used to carry out the measurement can be supplied by a prism spectrograph or a grating spectrograph or also by a monochromatic light source.

Bei Anwendung eines Spektrographens kann man leicht das gesamte Spektrum in einem kontinuierlichen Prozeß verwenden, so daß man feststellen kann, ob das optische Drehungsvermögen eine einfache, eine komplexe oder anomale Funktion ist.Using a spectrograph one can easily see the full spectrum in a continuous process so that one can determine if the optical rotatability is a simple, complex, or anomalous function.

Wenn die Dispersion des optischen Drehungsvermögens gemessen oder ausgenutzt wird, so ist darauf zu achten, daß das System, welches den Winkel der Polarisation unter Anwendung rechtsdrehender oder linksdrehender Quarzplatten, beispielsweise bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15, bewirkt, veränderbare Parameter einführt. DieDrehung der Polarisationsebene des Lichtes nach rechts oder links, wenn dasselbe Quarzplatten durchsetzt, hängt nicht nur von der Stärke der verwendeten Platten ab, sondern auch von der Wellenlänge des Lichtes. When the dispersion of optical rotatability is measured or is exploited, care must be taken that the system which the angle of the Polarization using clockwise or counterclockwise quartz plates, for example in the embodiment according to FIG. 15, introduces changeable parameters. The rotation of the plane of polarization of light to the right or left, if the same Quartz slabs interspersed not only depends on the thickness of the slabs used but also on the wavelength of the light.

Die Phasenverschiebung, die dem Durchlaufen des Lichtes durch die Quarzplatten entspricht, ist eine Funktion des Brechungsindex entsprechend einem langsamen und einem schnell laufenden Strahl. Diese Brechungsindizes hängen von der Wellenlänge ab. The phase shift caused by the passage of light through the Quartz plates is a function of the index of refraction corresponding to one slow and one fast running jet. These indices of refraction depend on the wavelength.

Wenn man die Gleichung von Drude zum Ausdrücken des Drehungsvermögens in Abhängigkeit der Wellenlänge benutzt, so ergibt sich die winkelmäßige Drehung pro Millimeter des Lichtweges in Quarz gemäß Es werden nachstehend einige Werte für die wirksame winkelmäßige Drehung pro Millimeter in der Tabelle gegeben : # = A0 0α α = A0 0α α = A0 0α 76 12° # 668 5889 21° # 727 4101 47°-481 7184 14° 304 4861 32° 773 3609 63° 628 6562 17°-318 4307 42° 604 2143 235° 972 Die Tabelle ergibt die spezifische Drehung in Grad pro Millimeter für Quarzplatten an, und zwar in Abhängigkeit von der Wellenlänge.If the Drude equation is used to express the ability to rotate as a function of the wavelength, the angular rotation per millimeter of the light path in quartz is given by Some values for the effective angular rotation per millimeter are given in the table below: # = A0 0α α = A0 0α α = A0 0α 76 12 ° # 668 5889 21 ° # 727 4101 47 ° -481 7184 14 ° 304 4861 32 ° 773 3609 63 ° 628 6562 17 ° -318 4307 42 ° 604 2143 235 ° 972 The table shows the specific rotation in degrees per millimeter for quartz plates, depending on the wavelength.

Fig. 17 zeigt in graphischer Darstellung das Drehungsvermögen von Quarz in Abhängigkeit der Wellenlänge. Fig. 17 is a graph showing the rotatability of Quartz as a function of the wavelength.

Die Verhältniszahl r von Differenz zu Summe, die das Maß für den Winkel 0 der optischen Drehung in einer aktiven Substanz ist, erhält daher die Form r = 2 tan f(#)##-, (33) wobei 19 ebenfalls von der Wellenlänge abhängt. The ratio r of difference to sum, which is the measure of the Angle 0 of optical rotation in an active substance is therefore given the shape r = 2 tan f (#) ## -, (33) where 19 also depends on the wavelength.

Es kann daher kein Schluß aus der Gleichung gezogen werden, bevor nicht eine mathematische Analyse des Einflusses der Variation des Phasenwinkels der Polarisation in Abhängigkeit von der Wellenlänge durchgeführt ist. No conclusion can therefore be drawn from the equation before not a mathematical analysis of the influence of the variation in phase angle the polarization is carried out as a function of the wavelength.

Für die Zwecke größerer Einfachheit werden im nachfolgenden die nachstehend angegebenen Abkürzungen verwendet : tan a, = al für die Wellenlänge A1, tan = o für die Wellenlänge A2. For the sake of simplicity, the following are set out below given abbreviations are used: tan a, = al for the wavelength A1, tan = o for the wavelength A2.

Die entsprechenden Werte des optischen Drehungswinkels # und ebenso die Verhältniszahlen r von Differenz zu Summe werden im nachstehenden durch die Suffixe I und 2 bezeichnet. The corresponding values of the optical rotation angle # and also the ratios r of difference to sum are in the following by the Designated suffixes I and 2.

Dementsprechend kann die Beziehung für die optische Drehung als Funktion der Verhältniszahlen r wie folgt geschrieben werden: r2 = 2a2 # #2, r1 = 2a1 # #1. Accordingly, the relationship for optical rotation as a function of the ratios r can be written as follows: r2 = 2a2 # # 2, r1 = 2a1 # # 1.

Von diesen Gleichungen ergibt sich die Beziehung #2 r2 a1 = # . From these equations, the relationship # 2 r2 a1 = # results.

#1 r1 a2 Das Verhältnis der winkel der optischen Drehung ist proportional dem Verhältnis der Summen-Differenz-Verhältnisse multipliziert mit dem reziproken Verhältnis der Tangenten der Polarisations-Phasenwinkel.# 1 r1 a2 The ratio of the angles of optical rotation is proportional the ratio of the sum-difference ratios multiplied by the reciprocal Ratio of the tangents of the polarization phase angles.

Diese einfache Beziehung gestattet eine sofortige Identifizierung chemischer Substanzen. Die Identifizierung ist unabhängig von den relativen Konzentrationen, da nur dimensionslose Faktoren, die spezifisch für die Substanzen sind, betroffen sind. This simple relationship allows for instant identification chemical substances. The identification is independent of the relative concentrations, since only dimensionless factors that are specific to the substances are affected are.

Ferner ist das Verhältnis der Tangenten der Polarisations-Phasenwinkel °'als Funktion der Wellena, längen #2 und #1 bekannt und eine physikalische Konstante von Quarz ; es kann dementsprechend bei der Bestimmung der Dispersionsfunktion es2 dies Verhältnis als eine Maßeinheit benutzt werden.Furthermore, the ratio of the tangents is the polarization phase angle ° 'known as a function of the wave length # 2 and # 1 and a physical constant of quartz; it can accordingly be used when determining the dispersion function es2 this ratio can be used as a unit of measurement.

Bei anderen Systemen, welche Anordnung zur Verschiebung des Phasenwinkels benutzen, die von der Wellenlänge des Lichtes abhängen, beispielsweise Nicolprismen benutzen, oder Polaroidschirme, ergibt sich ein Identifizierungsverhältnis von derselben Form. In other systems, what arrangement for shifting the phase angle use which depend on the wavelength of the light, for example Nicol prisms use, or Polaroid screens, there is an identification relationship of the same Shape.

Es ergibt sich dann : #2 r2 a2 r2 = # = ; #1 r1 a1 r1 diese Gleichung ergibt sich, weil tan @ eine Konstante bleibt.It then results: # 2 r2 a2 r2 = # =; # 1 r1 a1 r1 this equation arises because tan @ remains a constant.

Das Verfahren der qualitativen Analyse kann auch angewendet werden, wenn die Dispersion des Drehungsvermögens komplex oder selbst anomal ist. Der einzige Unterschied in der Betrachtungsweise ergibt sich dann durch die Anwendung von mehr als zwei Wellenlängen. Beispielsweise kann man, wenn man die Wellenlängen/, ../ verwendet, die nachfolgenden Identifizierungsfaktoren aufstellen : Quarz-Platten Nicolprismen #2 r2 al @2 r2 #1 = r1 # a2 #1 = r1 93 r3 ai #3 r3 @/#1 = @/rs # @/a3 @/#1 = @/r1 #n rn a1 #n rn = # = #1 r1 an #1 r1 Diese leicht zugänglichen Faktoren gestatten es, die häufig langwierige Berechnung der Drudeschen Koeffizienten zu umgehen. The method of qualitative analysis can also be used when the dispersion of the rotatability is complex or even abnormal. One and only The difference in the way of looking at things then results from the application of more than two wavelengths. For example, if you use the wavelengths /, ../ used, establish the following identification factors: Quartz plates Nicol prisms # 2 r2 al @ 2 r2 # 1 = r1 # a2 # 1 = r1 93 r3 ai # 3 r3 @ / # 1 = @ / rs # @ / a3 @ / # 1 = @ / r1 #n rn a1 #n rn = # = # 1 r1 an # 1 r1 These easily accessible Factors allow the often tedious calculation of Drude's coefficients to bypass.

Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß die Identifizierungsfaktoren #n/#@ , sofern man sie in demselben Behälter mißt, den Meßfehler eliminieren, der sich infolge eines Meßfehlers bei der genauen Bestimmung der Länge des Lichtweges einschleichen kann. Die Genauigkeit der Messung hängt lediglich von dem Verhältnis von Differenz zur Summe ab. It is important to point out that the identifying factors #n / # @, if they are measured in the same container, eliminate the measurement error that due to a measurement error in the precise determination of the length of the light path sneak in can. The accuracy of the measurement only depends on the ratio of the difference to the sum.

In vieler Beziehung besteht eine große Ähnlichkeit der Dispersion des Drehungsvermögens mit dem Dispersionskoeffizienten der Optik. Dieser Koeffizient #, der gleich der Änderung des Brechungsindex dn dividiert durch den Unterschied des Brechungsindex bei der Bezugswellenlänge vermindert um den Brechungsindex von Vakuum ist, charakterisiert die optische Eigenschaft von Glas und bestimmt ebenso zu einem großen Teil die Wahl optischer Glase bei der Konstruktion von optischen Geräten. The dispersion is very similar in many respects of the rotatability with the dispersion coefficient of the optics. This coefficient #, which is equal to the change in the refractive index dn divided by the difference of the refractive index at the reference wavelength reduced by the refractive index of Vacuum is, characterizes and determines the optical properties of glass to a large extent the choice of optical glasses in the construction of optical Devices.

In ähnlicher Weise kann der dispersionfaktor des Drehungsvermögens als das Verhältnis der Änderung des Drehwinkels bei zwei verschiedenen Wellenlängen dividiert durch den Wert der Drehung bei einer Wellenlänge bestimmt werden. Similarly, the dispersion factor of the rotatability as the ratio of the change in the angle of rotation at two different wavelengths divided by the value of the rotation at a wavelength.

Unter dieser Definition erhält man den mathematischen Ausdruck : Dieser Ausdruck ist als eine prozentuale Änderung anzusehen und kann leichter bei Berechnungen verwendet werden, da Vergleichswerte und Messungen von Differenz mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden können. Bei Benutzung der Meßwerte r und des Wertes tan x des Phasenwinkels des Polarisators nimmt diese Größe die Form an : #2 - #1 r2 a1 # = = # - 1. (34) #1 r1 a2 Hierbei bedeutet #1 den Drehwinkel, der bei der Wellenlänge/j gemessen wird.Under this definition one obtains the mathematical expression: This expression is to be viewed as a percentage change and is easier to use in calculations because comparison values and measurements of difference can be carried out with greater accuracy. When using the measured values r and the value tan x of the phase angle of the polarizer, this quantity takes the form: # 2 - # 1 r2 a1 # = = # - 1. (34) # 1 r1 a2 Here # 1 means the angle of rotation, the is measured at the wavelength / j.

Es ist offensichtlich, daß es zweckmäßig ist, die Empfindlichkeit der Methode in Abhängigkeit von dem Verhältnis a1/a2 der Tangenten der Phasenwinkel zu erörtern. Je kleiner dieses Verhältnis gemacht werden kann, wenn ein bestimmtes Verhältnis r2 r, vorgegeben ist, um so größer ergibt sich die Empfindlichkeit von de9. Indem das Differential der relativen Dispersion in bezug auf die der Messung zugänglichen Variablen r2 und rl bildet und das Verhältnis'= K a, setzt, erhält man : Die Differentiale dr2 und d) l sind gleich, da sie sich nicht von der Genauigkeit des Meßinstrumentes unterscheiden können.It is obvious that it is useful to discuss the sensitivity of the method as a function of the ratio a1 / a2 of the tangents of the phase angles. The smaller this ratio can be made if a certain ratio r2 r, is given, the greater the sensitivity of de9. By taking the differential of the relative dispersion with respect to the variables r2 and rl accessible to the measurement and setting the ratio '= K a, one obtains: The differentials dr2 and d) l are the same since they cannot differ from the accuracy of the measuring instrument.

Dementsprechend erhält man : Daraus folgt : Der Ausdruck, der sich in den Klammern befindet, kann Null werden, und wenn er dies tut, nimmt die Empfindlichkeit einen unendlich großen Wert an, da für eine meßbare Anderung d,. die entsprechende Zunahme da9 Null wird. Diese Bedingung ergibt sich, wenn erfüllt ist : Hieraus ergibt sich die bedeutsame Schlußfolgerung : die Genauigkeit bei der Bestimmung des prozentualen Dispersionsfaktors wird unendlich, wenn die Amplitude der Änderung ## umgekehrt in Vorzeichen zu dem optischen Drehvermögen #1, welches als Bezugsgröße verwendet wurde, ist. Das Verhältnis der Änderung ## ralativ zu dem Wert 19, nimmt den Wert - 1 an, wenn der Faktor K unendlich wird.Accordingly, one obtains: It follows : The term in the brackets can become zero, and when it does so the sensitivity assumes an infinitely large value, since for a measurable change d i. the corresponding increase da9 becomes zero. This condition arises when the following is met: This leads to the important conclusion: the accuracy in determining the percentage dispersion factor becomes infinite when the amplitude of the change ## is inversely in sign to the optical rotatory power # 1, which was used as a reference. The ratio of the change ## relative to the value 19 assumes the value - 1 when the factor K becomes infinite.

Diese Erkenntnis ist von erheblicher Bedeutung für die Bestimmung des Cotton-Effektes. In Anbetracht dieses Verhaltens der Quarzplatten in bezug auf die Drehung des Polarisationswinkels wird eine große Genauigkeit bei der Bestimmung des Umkehrpunktes des optischen Drehungsvermögens und des Tangens bei diesem Punkt erreicht. This knowledge is of considerable importance for the determination the cotton effect. In view of this behavior of the quartz plates with respect to the rotation of the polarization angle becomes a great accuracy in the determination the turning point of the optical rotatability and the tangent at that point achieved.

Um dies klarer zum Ausdruck zu bringen, wird die Empfindlichkeit dA relativ zur Empfindlichkeit d#, verglichen, wenn der Phasenwinkel des Polarisators nicht abhängig von der Wellenlänge ist. To make this more clear, the sensitivity is used dA relative to sensitivity d # when compared when the phase angle of the polarizer is not dependent on the wavelength.

Die Empfindlichkeit &0 bei einem konstanten Ausdruck tan α = a besitzt die Gestalt : Wenn ##/# und der Wert dr der Instrumentempfindlichkeit konstant bleiben, nimmt die Empfindlichkeit d0, zu, wenn der Faktor a, der dem Tangens des Phasenwinkels entspricht, zunimmt. Auf diese Weise ergibt sich das Verhältnis : Beachtet man, daß K= a2 ist, so sieht man, daß das Verhältnis der beiden Empfindlichkeiten proportional dem Verhältnis der Tangenten der Phasenwinkel a ist. Beachtet man, daß der Wert a gleich a2 gewählt ist, so bleibt das Verhältnis der Empfindlichkeit gleich und besitzt den Wert : und dieser Ausdruck verschwindet, wenn die Gleichung erfüllt ist : Der Koeffizient K ist größer als I für jeden negativen Wert des Verhhltnisses ##/#. Mit anderen Worten ergibt sich, daß, wenn das optische Drehungsver- mögen 0 mit der Wellenlänge abnimmt, der Faktor K so gewähltwerden kann, daß man extrem hohe Empfindlichkeit erzielt.The sensitivity & 0 for a constant expression tan α = a has the form: If ## / # and the value dr of the instrument sensitivity remain constant, the sensitivity d0 increases as the factor a, which corresponds to the tangent of the phase angle, increases. This gives the relationship: If one observes that K = a2, one sees that the ratio of the two sensitivities is proportional to the ratio of the tangents of the phase angles α. If one observes that the value a is chosen to be equal to a2, the ratio of the sensitivity remains the same and has the value: and this expression disappears when the equation is true: The coefficient K is greater than I for any negative value of the ratio ## / #. In other words, if the optical rotatory power 0 decreases with wavelength, the factor K can be chosen so that extremely high sensitivity is achieved.

Das Verhältnis der Empfindlichkeiten kann den Wert Null annehmen, für positive ##, d. h. wenn die optische Drehung zunimmt, während die Wellenlänge abnimmt, vorausgesetzt, daß K kleiner als I ist. In diesem speziellen Fall muß der Tangens des Phasenwinkels der Polarisation abnehmen, wenn die Wellenlänge abnimmt. Es kann indessen diese Bedingung nicht erfüllt werden, da der Winkel der Drehung der Polarisationsachse, die durch Quarzplatten bewirkt wird, zunimmt, wenn die Wellenlänge abnimmt. The ratio of the sensitivities can assume the value zero, for positive ##, d. H. as the optical rotation increases while the wavelength decreases provided that K is less than I. In this special case the The tangent of the phase angle of the polarization decreases as the wavelength decreases. However, this condition cannot be met because the angle of rotation the axis of polarization caused by quartz plates increases as the wavelength increases decreases.

Trotzdem kann die letztgenannte Bedingung erfüllt werden. Wenn der Phasenwinkel der Polarisationsebene zwischen 2 und n liegt, entspricht eine Zunahme da einer Abnahme des Tangenswertes, absolut betrachtet.Nevertheless, the latter condition can be met. If the The phase angle of the plane of polarization is between 2 and n, corresponds to an increase because of a decrease in the tangential value, considered in absolute terms.

Es kann daher die Bedingung für eine Erhöhung der Empfindlichkeit der Messung der Dispersion des Drehungsvermögens stets erfüllt werden. Bei der Veränderung des Phasenwinkels der Polarisationsachse, die durch Quarzplatten bedingt ist, ist der Dispersionsfaktor nicht nachteilig für eine Präzisionsmessung. Im Gegenteil ist es vorteilhaft, in geeigneter Weise das Auflösungsvermögen der Meßanordnung bei der Messung des Dispersionsfaktors des Drehungsvermögens anzuwenden. Die in der Kurve der Fig. 18 wiedergegebene Abhängigkeit zeigt, daß die Änderung des Verhältnisses K = a2, auf dem die Empfindxi lichkeit beruht, unendlich wird. It can therefore be the condition for an increase in sensitivity the measurement of the dispersion of the rotatability can always be satisfied. With the change of the phase angle of the polarization axis, which is caused by quartz plates the dispersion factor is not detrimental to a precision measurement. On the contrary it is advantageous to adjust the resolution of the measuring arrangement in a suitable manner to be used when measuring the dispersion factor of the rotatory power. In the The dependency shown on the graph of Fig. 18 shows that the change in the ratio K = a2, on which the sensitivity is based, becomes infinite.

Die Berechnung der erforderlichen Dicke e der Quarzplatten, welche die verlangten Tangenswerte a2 und a, für die Wellenlänge A2 und A, liefert, bietet keine Schwierigkeit. Da man das Drehvermögen von Quarz 01 und eX02 pro Millimeter für die in Frage kommende Wellenlänge kennt und auch die Winkel @@ und a2 kennt, kennt, den Tangenswerten Tangenswerten a2 und a, entsprechen, kann man die Gleichungen bilden : M1 # 180° + α1 = eα01 M2 # 180° + α2 = eα02. Calculating the required thickness e of the quartz plates, which provides the required tangent values a2 and a for the wavelengths A2 and A no difficulty. Since you have the rotation capacity of Quartz 01 and eX02 per millimeter knows for the wavelength in question and also knows the angles @@ and a2, knows, correspond to the tangent values tangent values a2 and a, one can use the equations form: M1 # 180 ° + α1 = eα01 M2 # 180 ° + α2 = eα02.

In desen Gleichungen sind M1 und M2 ganze positive Zahlen. In their equations, M1 and M2 are whole positive numbers.

Die Lösung ergibt die gewünschte Dicke In Gleichung (43) ist M2Ml = 0, 1, 2, 3... oder eine beliebige ganze Zahl.The solution gives the desired thickness In equation (43), M2Ml = 0, 1, 2, 3 ... or any integer.

Größere Freiheit erhält man, wenn man für den Winkel O ; 2 den Winkel -f zuläßt, was der symmetrischen Anordnung des Vektors P2 in bezug auf die Achse des Lichtstrahles bedeutet. Aber in diesem Falle ändert sich das Vorzeichen des Verhältnisses r des Differenz-zum Summenwert, und dieser Vorzeichenwechsel muß bei den Messungen der optischen Drehung in Rechnung gesetzt werden. Das Vektordiagramm der Fig. 19 ergibt eine klare Darstellung dieses Verhaltens. Das Vektordiagramm der Fig. 19 zeigt die verschiedenen Bedingungen, die beachtet werden müssen bei der Wahl der Winkel al und A2, welche die Polarisationsebene des Polarisators in bezug auf die Achse OX bildet. Diese Bedingungen hängen von dem Vorzeichen des dispersionsfaktors # = ##/# ab. Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit bei der Messung des Dispersionsfaktors der Drehung zu erzielen, muß die nachfolgende Bedingung erfüllt oder zumindest angenähert erfüllt sein : Diese Gleichung kann auch wie folgt geschrieben werden : Daraus ergibt sich, daß, wenn positiv ist, a2, der Tangenswert des Winkels A2, welcher zwischen der Polarisationsebene des Polarisators und der Bezugsachse OX vorliegt, kleiner als a, sein muß. Hat man es daher mit dem Vektor Ou,,, der die Ebene der Polarisation des Polarisators für die Wellenlänge i, wiedergibt, zu tun, so daß sich der Winkel - α1 ergibt, dessen Tangenswert durch den Wert a, gegeben ist, so muß der Vektor entweder innerhalb der Sektoren 1, 2 oder 5, 6 liegen, beispielsweise wie der Vektor P'22. Da das Drehungsvermögen von Quarz zunimmt, wenn die Wellenlänge des Lichtes abnimmt, so besteht die verlangte Bedingung, daß a2 kleiner sein soll als al und dasselbe Vorzeichen besitzen soll, darin, daß, wenn die Drehung d a der Polarisationsebene sich bei einer Änderung A,-, ergibt, die Bedingung erfüllt wird : - # # # @ < - # + α1 (Sektor (Sektor 6) -2 < :-2-rAj (Sektor 1, 2) In diesem Falle bleibt das Verhältnis a2 positiv, und der gemessene Wert # ist von demselben Vorzeichen wie das Verhältnis r der Summe zur Differenz. Aus diesem Grunde ist das Produkt # # r positiv.One obtains greater freedom if one for the angle O; 2 allows the angle -f, which means the symmetrical arrangement of the vector P2 with respect to the axis of the light beam. But in this case the sign of the ratio r of the difference to the sum value changes, and this change in sign must be taken into account in the measurements of the optical rotation. The vector diagram of Figure 19 provides a clear illustration of this behavior. The vector diagram of FIG. 19 shows the various conditions which must be taken into account when choosing the angles A1 and A2 which form the plane of polarization of the polarizer with respect to the axis OX. These conditions depend on the sign of the dispersion factor # = ## / #. In order to achieve the highest possible sensitivity when measuring the dispersion factor of the rotation, the following condition must be met or at least approximately met: This equation can also be written as follows: It follows that if a2 is positive, the tangential value of the angle A2, which is present between the plane of polarization of the polarizer and the reference axis OX, must be less than a. If one is dealing with the vector Ou ,, which represents the plane of polarization of the polarizer for the wavelength i, so that the angle - α1 results, the tangent value of which is given by the value a, then the Vector are either within sectors 1, 2 or 5, 6, for example like vector P'22. Since the ability of quartz to rotate increases when the wavelength of light decreases, the required condition, that a2 should be smaller than al and have the same sign, is that if the rotation because the plane of polarization changes with a change A, - , results, the condition is fulfilled: - # # # @ <- # + α1 (sector (sector 6) -2 <: -2-rAj (sector 1, 2) In this case the ratio a2 remains positive, and the measured Value # has the same sign as the ratio r of the sum to the difference, which is why the product # # r is positive.

Wenn andererseits die Dispersion der Rotation ##/# negativ ist, muß der Wert a2 der Tangensfunktion des Winkels-a2 größer sein als der Wert a1 der Tangensfunktion des Winkels-al und das gleiche Vorzeichen besitzen. Es muß die Richtung des polarisierten Lichtes bei der Wellenlänge #2 so gewählt werden, daß die Ebene entweder innerhalb des Sektors 2, 3 oder innerhalb des Sektors 6, 7 liegt, wie durch die Vektoren OP22 oder O P"22 dargestellt wird. On the other hand, if the dispersion of rotation ## / # is negative, then must the value a2 of the tangent function of the angle-a2 must be greater than the value a1 of the tangent function of the angle -al and have the same sign. It must be the direction of the polarized Light at wavelength # 2 can be chosen so that the plane is either within of sector 2, 3 or within sector 6, 7, as indicated by vectors OP22 or O P "22 is displayed.

Die Drehung 4a der Polarisationsebene, welche durch den Quarzkristall bedingt ist, wenn sich die Länge des Lichtes von 2, auf 22 verringert, muß die Bedingung erfüllen : -+<J<<9 2 - 3#/2 + α1 < # α < - #. The rotation 4a of the plane of polarization caused by the quartz crystal is conditional, if the length of the light is reduced from 2 to 22, the condition must satisfy: - + <J << 9 2 - 3 # / 2 + α1 <# α <- #.

Unter diesen Bedingungen bleibt das Produkt # r (das Produkt der Dispersion der Drehung mit dem Verhältnis r der Differenz zur Summe) positiv. Es ist offensichtlich, daß andere Sektoren 3, 4 ; 4, 5 ; 7, 8 und 8, 1 für die Polarisationsebene des Polarisators gewählt werden kann. In diesem Fall wird aber die Tangensfunktion a2 von entgegengesetzten Vorzeichen zu der Tangensfunktion a1 des Winkels, so daß das Produkt # negativ wird. Under these conditions the product # r (the product the dispersion of the rotation with the ratio r of the difference to the sum) positive. It is obvious that other sectors 3, 4; 4, 5; 7, 8 and 8, 1 for the plane of polarization of the polarizer can be chosen. In this case, however, the tangent function a2 of opposite signs to the tangent function a1 of the angle, so that the product # becomes negative.

Es ist offensichtlich, daß die Dicke des rechtsdrehenden und linksdrehenden Quarzes, die bei der umlaufenden Scheibe verwendet sind, ein Drehen der Polarisationsebene bewirken unddaß dementsprechend, gemäß Fig. 14 und 15, die Anwendung von zwei oder mehreren Lichtwellenlängen, die im Spektrum geeignet ausgewählt werden, benutzt werden können. It is obvious that the thickness of the right-handed and left-handed Quartz used in the rotating disk, a rotation of the plane of polarization and that accordingly, according to FIGS. 14 and 15, the use of two or several wavelengths of light that are suitably selected in the spectrum is used can be.

Wenn andere Lichtwellenlängen Anwendung finden müssen, können die Quarzplatten durch solche anderer Stärke ausgetauscht werden.If other light wavelengths have to be used, the Quartz plates can be exchanged for those of a different thickness.

Es ist offensichtlich, daß die im vorstehenden erörterten Ausführungsbeispiele in verschiedener Weise der Abwandlung unterliegen können und daß der allgemeine Erfindungsgedanke sich nicht in den speziellen Merkmalen der zur Wiedergabe gelangten Ausführungsbeispiele erschöpft. It is obvious that the embodiments discussed above may be subject to change in various ways and that the general The idea of the invention is not reflected in the special features that were reproduced Embodiments exhausted.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for determining the rotation of the plane of polarization in an optically active substance in which polarized light penetrates the substance and then passes through an analyzer having a certain polarization plane, characterized in that the light beam entering the substance is preserved its beam axis alternately by leaps and bounds with respect to its plane of polarization is rotated in positive and negative direction with constant frequency and that the fluctuations in the energy of the light that occur when it exits the analyzer to determine the angular rotation of polarized light be exploited in substance.

2. The method according to claim 1, characterized in that electrically one corresponding to the fluctuations in the light energy exiting the analyzer Signal and one corresponding to the mean value of the light energy exiting the analyzer Signal are formed and that preferably both signals for quotient formation can be used.

3. The method according to claim I or 2, characterized in that with respect to the plane of polarization of the analyzer, the rotations of the plane of polarization of light in the positive and negative sense of the same size but opposite Angles are.

4. The method according to claim 3, characterized in that two polarizers are provided, which are alternately brought into the light beam.

5. The method according to claim 2 or one of the following, characterized in, that the fluctuating electrical currents in the input winding of a transformer the output winding of which is fed via a rectifier to a direct current instrument works.

6. The method according to claim 2 or one of the following, characterized in that that the fluctuating currents are fed to a rectifier bridge and that of the Rectifier bridge supplied direct current component by supplying an opposite direction directed current a parallel circuit to a minimum Value is brought.

7. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the light passes through a polarizer and the plane of polarization of the light is in front rotated alternately in positive and negative directions upon entering the substance will.

8. The method according to claim 7, characterized in that the rotation the plane of polarization of the light beam is caused by quartz plates, which in are arranged in the path of the light beam before it enters the substance.

9. polarization apparatus for carrying out the method according to claim I or one of the following, characterized in that means are provided a beam of polarized light while maintaining its beam axis send the substance and thereby alternate the polarization plane of the same leaps and bounds in positive and negative directions with respect to the plane of polarization of the Rotate the analyzer located behind the substance at a constant frequency.

10. Arrangement according to claim 9, characterized in that the means to change the plane of polarization of the light beam entering the substance consist of two polarizers whose planes of polarization are opposite angles with respect to the plane of polarization of the analyzer, and the two polarizers are alternately moved into the light beam, preferably in a harmonic way Move.

11. The arrangement according to claim 10, characterized in that two Polarizers immediately next to each other and along a straight dividing line Edge are arranged touching and that a diaphragm is arranged so that the aperture divided into two parts by the plane of separation of the polarizers and the amplitude of movement the polarizers is chosen so that the separating edge alternates with the two Edges of the aperture collapse.

12. The arrangement according to claim 9, characterized in that a polarizer is arranged in the light beam in front of the substance and its plane of polarization with that of the analyzer and that a rotation of the light after provided on the left and an organ causing the light to rotate to the right is and that means are provided which alternate the plane of polarization of the light rotating organs in the beam path between the polarizer and the Allow to bring the substance to be examined.

13. Arrangement according to claim 9, characterized in that the light rotating organs are sector-shaped and with radial, touching Edges are arranged on a rotating disc and that a screen in the Light beam provided in front of the organs causing the rotation of the plane of polarization is whose sector-shaped aperture opening by two radii and by two at a distance mutually extending circular segments is formed.

14. Arrangement according to claim 9 or one of the following, characterized in that that a converter which converts light into electrical currents is provided which the light beam falls after passing through the analyzer, and that means intended that measure the output current of the light converter.

15. Arrangement according to claim 14, characterized in that a transformer connected with its input winding to the output circuit of the light converter and that the output winding of the transformer is on a DC instrument acts, which is connected via a rectifier.

16. Arrangement according to claim 9 or one of the following, characterized in that that a light transducer is excited directly by the light of the light source of the arrangement and means are provided to measure the output current of this converter.

17. Arrangement according to claim 16, characterized in that the middle) are provided in order to change the output current of the light converter.

18. Arrangement according to claim 14 to 17, characterized in that the means that transform the light leaving the analyzer on the output current Address organs, include a rectifier bridge and a first ammeter, which in series between the said light converter and the input terminals the rectifier bridge is located and that a second ammeter is provided, and the further organ converting the direct light from the light source with the input terminals the rectifier bridge is connected to a polarity which is the polarity the connection with the first light converter is opposite.

19. The arrangement according to claim 18, characterized in that the means which respond to the output currents of the two Lichtumformorgane, from one A rectifier bridge and a measuring device to display a current ratio exist, the latter has a movable coil that is excited by a constant current is, and further has a first pair of field windings in series between the the first-mentioned light converter and the input terminals of the bridge are arranged, and further has a second pair of field coils connected to the output terminals of the bridge are connected, and that the second light converter with the input terminals of the bridge arrangement is connected in a polarity which is opposite to that of the Is the polarity of the first-mentioned light converter.

20. Arrangement according to claim 18, characterized in that the means which respond to the output energy of the light converting elements, both to the AC component as well as the DC component of the former Address the light converter if there are changes in the polarization of the light beam result, and that the light controlling the second light-converting element is chosen so that its output energy is the direct current component of the first-mentioned light converter is equivalent to.

21. Arrangement according to claim 9 or 14, characterized in that A light-polarizing organ is fixedly arranged in a first hollow cylinder and lenses provided at one end of the hollow cylinder direct the light rays into let the hollow cylinder enter essentially parallel and the hollow cylinder in a second cylindrical tube is rotatably mounted and means are provided that show its angular rotation.

22. The arrangement according to claim 21, characterized in that on the Hollow cylinder a transparent disc is arranged, which extends radially Has reading marks.

23. Arrangement according to claim 21, characterized in that the hollow cylinder partially has a conical outer surface which is in a corresponding conical surface of the outer tube is mounted and the two surfaces are arranged so that they are secured against axial relative movement.