Titel: Soleil's Saccharimeter.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1847, Band 104, Nr. LXI. (S. 276–284)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj104/ar104061

LXI. Neuer Saccharimeter (Zuckergehaltsmesser) des Hrn. Soleil, Opticus in Paris.

Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Oct. 1846, S. 543.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Die Gesetze, auf welchen die Construction dieses neuen Saccharimeters beruht, sind mehrfache; wir müssen daher nothwendig die Wirkungsweise eines jeden seiner Bestandtheile besonders erklären.

Bekanntlich besitzt ein Lichtstrahl, wenn er polarisirt wurde, eigenthümliche Eigenschaften; doch wäre es hier nicht am Platze und würde zu weit führen, die Ursachen anzugeben, welche diese Polarisation veranlassen, so wie die verschiedenen Mittel um sie hervorzurufen. Es soll hier nur das beim Soleil'schen Apparat in Anwendung gebrachte angeführt werden.

Alle natürlichen oder künstlichen Krystalle, welche andern Krystallsystemen als dem Würfel oder dem regelmäßigen Oktaëder angehören, besitzen die Eigenschaft, einen in einer gewissen Richtung durch sie gehenden Lichtstrahl zu spalten und zwei polarisirte Strahlen, den gewöhnlichen und den ungewöhnlichen Strahl, zu erzeugen.

Sie liegen beide in der Fläche des Hauptschnitts.44) Ihre Polarisationsflächen liegen perpendiculär zu einander.

Das Maaß der Trennung dieser Strahlen hängt von der Dicke des Krystalls und von seiner doppeltstrahlenbrechenden Kraft ab.

Der isländische Spath besitzt dieses Vermögen in sehr hohem Grade; allein es sind in der Natur schwierig hinlänglich reine und dicke Kalkspath-Rhomboëder zu finden, um bei Versuchen eine dem Bedürfnisse genügende Ablenkung zu erhalten; als Ersatz dafür schneidet man ein kleines, sehr reines Rhomboëder in prismatische Form, Fig. 10. |277| Die Folge davon ist, daß die Strahlen, indem sie gebrochen werden, eine starke Ablenkung mit Färbung erfahren; da aber ihre Brechbarkeit nicht gleich ist, wird der eine mehr abgelenkt als der andere, und sie bilden miteinander einen Winkel, woraus hervorgeht, daß der sie trennende Zwischenraum mit der Entfernung (d. i. mit der zunehmenden Länge des Strahls) wächst; ein zweites Prisma von Glas, welches auf das Kalkspathprisma geklebt wird, hat zum Zweck, einen der beiden Strahlen zu achromatisiren und zugleich ihn in eine geeignete Richtung zurückzuführen, damit er keine Ablenkung erfahre. Dieses alles zusammen bildet das, was man ein doppeltstrahlenbrechendes Prisma nennt; wenn man das Bild eines Loches durch ein solches System betrachtet, so erscheint es doppelt.

Dieses Prisma, siehe d, Fig. 10, polarisirt das in der Richtung der Achse des Apparats durchgehende Licht; es wird mit dem Namen Polarisator bezeichnet.

Die Oeffnung o, in einem gewissen Abstand vom Polarisator, dient zum Auffangen aller schiefeinfallenden Strahlen und läßt nur den achromatisirten Strahl hindurch, dessen Polarisationsebene sich in einer horizontalen Richtung befindet, die immer in einer constanten Stellung bleibt, mit Hülfe von Stiften welche den Polarisator in gleichbleibender Lage fest erhalten.

Ein zweites doppeltstrahlenbrechendes Prisma, in a befindlich, welches in Fig. 11 besonders abgebildet ist, der Analysator genannt, läßt zwei Bilder der Oeffnung o sehen; es kann sich frei um sich selbst in dem Ring, der es hält, drehen, und so kann ihm eine beliebige Richtung gegeben werden; endlich kann man es mittelst einer Druckschraube p in einer bestimmten Stellung fest erhalten.

Bei einem bloß mit den beiden eben besprochenen Elementen versehenen Apparat, wird das Bild der Oeffnung o, durch den Analysator gesehen, wie gesagt, doppelt erscheinen; einerseits hat das durch den Polarisator gehende Licht seine horizontale Polarisationsebene; andererseits erzeugt der Analysator zwei Strahlen, die ihre Polarisationsebenen perpendiculär gegeneinander haben; läßt man demnach, wenn der Hauptschnitt (die Richtung, in welcher die beiden Strahlen enthalten sind) vertical steht, den Analysator drehen, so wird der gewöhnliche Strahl ganz verschwinden, und der ungewöhnliche allein sichtbar bleiben. Dreht man den Analysator so, daß er ein Azimuth von 90 Graden durchläuft, so ist das Gegentheil der Fall. Auch wird man bemerken, daß, so lange die Rotationsbewegung dauert, das eine Bild wachsende Intensitäten durchläuft, während das andere abnehmende Intensitäten |278| durchläuft, und so umgekehrt, wenn man den Schnitt wieder auf seine ursprüngliche Stellung zurückführt; man kam überein, letztere Stellung für das vollkommen verschwundene Bild45) Azimuth-Null zu benennen. In dem neuen Saccharimeter kann diese Erscheinung des Verschwindens nicht hervorgebracht werden, in Folge der bei e, Fig. 9, angebrachten doppelten Quarzplatte (plaque biquartz), welche bleibend vor dem Polarisator befestigt ist.

Hr. Arago entdeckte im Jahr 1811, daß wenn man in den Weg des polarisirten Strahls eine, zu ihrer Krystallisationsachse perpendiculäre Quarzplatte stellt, dieselbe die Eigenschaft besitzt, die Polarisationsebene abzulenken, d. i. das Licht wiederherzustellen; hier aber ist die Erscheinung nicht mehr durch Intensitätsverschiedenheiten wahrzunehmen; denn die verschiedenen gefärbten Strahlen, aus welchen das weiße Licht zusammengesetzt ist, erleiden durch die Einwirkung des Quarzes verschiedene Ablenkungen; die Folge davon ist eine Färbung in jedem Bilde welche aus Ergänzungsfarben besteht. Die Größe dieser Ablenkung ist der Dicke der Platte proportional; gewisse Exemplare lenken gegen die Rechte, andere gegen die Linke des Beobachters ab, immer aber gleichviel bei derselben Dicke.

Hr. Biot, welcher über diesen Gegenstand zahlreiche Versuche anstellte, fand daß mehrere Substanzen, vorzüglich aber der Zucker, dieselben Eigenschaften besitzen wie der Quarz.

Gewisse Zuckerarten lenken rechts, andere wieder links ab. Um diese Ablenkung beim Zucker sowohl, als beim Quarz zu messen, müßte dem Analysator eine rotirende Bewegung gegeben werden, dann würde in jedem Bilde eine Farbenveränderung eintreten, und wenn man von Azimuth-Null ausgehend, nichts als das Bild betrachtete, welches vor dem Dazwischensetzen des Quarzes oder Zuckers nicht sichtbar war, so würde man dieses Bild, welches wir von rother Farbe voraussetzen, nacheinander in Orangeroth, Gelb, Grün, Blau und Violett übergehen sehen. Der durchlaufene Azimuth, um zu dieser letztern Farbe zu gelangen, würde die Größe der Ablenkung angeben; und die Richtung der Bewegung, welche dem Analysator hätte gegeben werden müssen, damit die Farben in dieser Ordnung auf einander folgen, würde die Richtung der Ablenkung angeben.

|279|

Die violette oder sogenannte Durchgangsfarbe (teinte de passage) wurde von Biot, wegen ihrer großen Empfindlichkeit, als Merkpunkt angenommen; denn da die Ablenkung bei dieser Farbe auf sehr enge Gränzen beschränkt ist, so ist die kleinste Bewegung um ein Mehr oder Weniger hinreichend die Farbe bedeutend zu verändern.

Auf diese Principien sich stützend, ersann Hr. Soleil die Construction einer Platte, welche aus zwei neben einandergelegten Quarzblättern von gleicher Dicke und umgekehrter Wirkung besteht.46) Diese bei e, Fig. 9, angebrachte Platte läßt zwei gefärbte Scheiben, Fig. 12 und 13, eine violett, die andere gelb, sehen; sie sind jegliche durch eine verticale Linie, die Trennungslinie der beiden Quarzarten getheilt; jede dieser beiden Scheiben muß in der ganzen Ausdehnung ihres Feldes identisch dieselbe Farbe zeigen, wenn der Analysator sich in Azimuth-Null befindet. Die kleinste Bewegung aber reicht hin, um diese Farbe bedeutend zu verändern; allein da diese Bewegung für jede Quarzart in entgegengesetztem Sinne wirkt, so muß einerseits die Aufeinanderfolge der Farbe die umgekehrte Ordnung befolgen, und andererseits die kleinste Bewegung eine doppelte Differenz zur Folge haben; außerdem würde, da die Ablenkungen den Dicken proportional sind, diese Platte, wenn sie verschiedene Dicken hätte, bei derselben Azimuth-Null verschiedene Farben darbieten. Es ist daher von Wichtigkeit, den Azimuth genau zu bestimmen; da aber die Dicke dieser Platte der empfindlichen Farbe genau entspricht, so braucht der Analysator nur so gedreht zu werden, so daß die Identität in der Ausdehnung jeder Scheibe wieder hervorgerufen wird, um überzeugt seyn zu können, sie in diesen Azimuth gestellt zu haben, welcher in dem Apparat bei allen Beobachtungen constant bleiben muß.

Die Dazwischensetzung einer bei n angebrachten Zuckersäule, vor der doppelten Quarzplatte, hat dieselbe Wirkung wie die Verrückung des Analysators; denn wenn der Zucker rechts ablenkt, vermehrt er für die Platte gleichen Zeichens und vermindert um eben so viel für die Platte entgegengesetzten Zeichens, daher die Färbung dann nicht mehr zusammenstimmt, siehe Fig. 14 und 15.

Um das Rotationsvermögen zu messen, müßte man vor die rechts ablenkende Zuckersäule eine links ablenkende Quarzplatte von solcher Dicke bringen, daß sie die Wirkung des Zuckers neutralisiren könnte; auf diese Weise würde ein Haar erzeugt, dessen wirkende Elemente, |280| Zucker und Quarz, ihre respectiven Kräfte genau ausgleichen (compensiren) würden.47) Man hat aber nicht leicht eine so große Reihe von Platten zur Verfügung, daß ihre Dicken den verschiedenen Sättigungsgraden der Flüssigkeiten entsprächen; um diese Reihe von Compensationsplatten zu ersetzen, ersann Hr. Soleil den von ihm Compensator genannten Apparat.48) Derselbe ist in c befestigt und besteht aus zwei verlängerten Prismen von gleichem Winkel, aus derselben Quarzplatte. Diese mit Grundfläche auf Scheitel übereinandergelegten Prismen machen wieder eine Platte aus, deren äußere Flächen unter sich parallel sind.

Sie sind beide in einer Fassung mit einer gezahnten Stange befestigt und können so, mittelst eines beiden gemeinschaftlichen Getriebes, an einander vorübergleiten; auf diese Weise kann man die Dicke des Systems mittelst des Knopfs b leicht wechseln lassen. Vor diesem System ist eine einzelne Platte entgegengesetzten Zeichens und von gleicher Dicke wie diese vereinigten Prismen bleibend befestigt. Diese Platte und die beiden Prismen veranlassen eine wechselseitige Compensation und die resultirende Wirkung ist dieselbe, wie wenn die Gesammtdicke = Null wäre; es ist dieß der Nullpunkt des Compensators. Es leuchtet ein, daß wenn man die Prismen so gleiten läßt, daß sie mit ihrem dünnsten Ende einander decken, das Vermögen der einzelnen Platte das vorherrschende ist; daß hingegen, wenn man sie in umgekehrter Richtung in Bewegung setzt, so daß sie mit ihren dicksten Theilen einander decken, das Vermögen der beiden Prismen vorherrschend wird.

Auf der Fassung des einen dieser Prismen befindet sich eine doppelte Scala gravirt, mit einer für beide gemeinschaftlichen Null. Die Initialen (Anfangsbuchstaben) R. L. geben die Richtung der Rotation an; die auf jede Scala gravirten Ziffern 1 und 2 zeigen an, daß hier genaue Compensation einer Quarzplatte entgegengesetzten Zeichens statt fand, deren mit dem Sphärometer genau gemessene Dicke 1 und 2 Millimetern entsprach; die Zwischenräume von 0 bis 1 und 1 bis 2 sind in zehn gleiche Theile abgetheilt.

Auf der andern Fassung befindet sich ein doppelter Nonius gravirt, dessen Null ebenfalls beiden gemeinschaftlich angehört; diese Nonii erstrecken sich auf neun Grade der Scala, die hier in zehn gleiche Theile abgetheilt sind. Die Initialen R. L., die am Ende der Nonii eingravirt |281| sind, zeigen an, welcher davon bei einer Aufzeichnung abgelesen werden muß.

Es versteht sich, daß der Nonius immer den Initialen gleichen Zeichens durchlaufen muß. Im Ablesen eines Nonius Ungeübte könnten vielleicht befürchten, daß dazu ein besonderes Studium erforderlich sey, ein Beispiel wird aber zeigen, daß dieß etwas sehr leichtes ist. Jeder Theilstrich der großen Scala muß als ein Zehner (zehn Einheiten), jeder des Nonius als Einheit betrachtet werden; wenn man nun von dem Punkt ausgehend, wo die Null der Scala und diejenige des Nonius vollkommen zusammenfallen, dem Knopfe b eine Bewegung in derjenigen Richtung ertheilt, wo die beiden gleichen Initialen sich einander nähern, so bemerkt man vorerst, daß die Null des Nonius eine Anzahl von Zehnern durchlaufen hat. Nehmen wir an, sie habe deren vier überschritten und sey sehr nahe an fünf, so sage man vorerst vierzig, und richte dann das Auge auf den Nonius, jeden Theilstrich musternd, um denjenigen zu finden, welcher am besten coincidirt. Angenommen, es sey dieß der neunte, dann zeichnet man 49 auf; wurde die Bewegung weiter fortgesetzt und fällt die Null des Nonius mit der Ziffer 1 zusammen, so wird 100 aufgezeichnet; mit einer kleinen Bewegung weiter, coincidire der Nonius mit dem ersten Theilstrich, so wäre es 101 u.s.f.

Das am Analysator befestigte Ocular g dient dazu, die Bilder für verschiedene Augen reiner erscheinen zu lassen; es kann daher die Brennweite desselben mittelst des Auszugs g' abgeändert werden.

Ehe man sich des Apparats bedient, muß man sich, wie bei jedem Meßinstrumente überzeugen, ob er gehörig regulirt ist.

Es müssen 1) die beiden Null des Compensators in vollkommene Coincidenz gebracht werden; 2) das Ocular in seinen Focus gestellt werden, damit man die Trennungslinie der doppelten Quarzplatte deutlich sieht. Zu diesem Behuf bringt man in den Apparat eine leere Röhre, um die schief einfallenden Strahlen, welche das Sehen behindern würden, aufzuhalten. Wenn der Focus mit der leeren Röhre richtig gestellt ist, muß er, nachdem die Röhre gefüllt ist, noch einmal justirt werden, weil das Wasser eine größere strahlenbrechende Kraft hat als die Luft, und folglich die Brennweite des Oculars verändert; um diesen Uebelstand zu vermeiden, kann man die Röhre mit reinem Wasser, ohne allen Zuckergehalt füllen; 3) bestimmt man die Azimuth-Null des Analysators durch Umdrehen desselben in seinem Ring, so daß die Identität der Farben in der Ausdehnung jeder Scheibe hergestellt wird; hauptsächlich ist auf die violette Farbe die Aufmerksamkeit zu richten, |282| weil sie empfindlicher ist; wenn dieß geschehen ist, fixirt man den Analysator.

Zur Controle kann man den Knopf des Compensators rechts und links drehen und dann auf die Identität der Farbe zurückkommen und sehen, ob die beiden Null wieder zusammenfallen.

Nachdem der Apparat gut regulirt ist, kann man sich versichern, ob die zu machenden Aufzeichnungen richtig seyn werden. Zu diesem Behuf füllt man die Röhre mit Zuckerwasser und mißt die Kraft dieser Flüssigkeit, indem man den Compensator in Bewegung setzt; da aber diese Kraft unbekannt ist, und man ihr, um sie zu compensiren, Quarz conträren Zeichens entgegensetzen muß, so setzt man vorerst in einer Richtung in Gang; ist diese Richtung gleichen Zeichens, so findet keine Compensation statt; alsdann dreht man den Knopf b in umgekehrter Richtung, bis die Gleichheit der Farbe hergestellt ist; sollte dieß auch jetzt noch nicht gelingen, so wäre dieß ein Beweis, daß die Flüssigkeit für die Kraft des Compensators zu viel Zucker enthält; sie müßte dann mit so viel Wasser verdünnt werden, daß man die Compensation erhält und die Aufzeichnung geschehen kann.

Ist letztere gemacht, so verdünnt man das Zuckerwasser mit dem gleichen Volum Wasser, wozu man sich eines Kolbens oder Fläschchens mit engem Halse bedient, auf welches man einen Meßstrich macht; diese neue Mischung bringt man in ein Gefäß von hinreichender Größe und schüttelt sie gehörig; auf diese Weise hat man dann das Rotationsvermögen der Auflösung auf seinen halben Werth reducirt und die neue Aufzeichnung wird diese Reduction auf die Hälfte ebenfalls angeben; diesen Versuch kann man wiederholen, indem man die Auflösung in verschiedenem Verhältniß verdünnt, und die Aufzeichnung muß immer proportional ausfallen. Es versteht sich, daß der Kolben, ehe man das reine Wasser in denselben bringt, sorgfältig ausgeschwenkt werden muß, indem die noch von dem Zuckerwasser befeuchteten Wände desselben kleine Irrthümer in den Aufzeichnungen veranlassen könnten.

Die Vortheile, welche der neue Apparat vor den bisherigen darbietet, sind 1) als Ausgangspunkt, die Leichtigkeit den Azimuth in der Polarisationsebene zu bestimmen; in den andern Apparaten nämlich wird derselbe durch ein Minimum von Intensität bestimmt, in diesem aber durch die Uebereinstimmung zweier nebeneinandergebrachten Farben. 2) Die Intensität und Art des Lichts, so wie die Färbung der Flüssigkeiten, sind hier durchaus ohne allen Einfluß auf die Bestimmung der Aufzeichnung; die Farbe der Töne verändert sich wohl, aber ihre Identität nicht. Oft ist es der Fall, daß durch diese Farbenveränderungen |283| der empfindliche Ton geschwächt wird, was bei der Aufzeichnung einen Spielraum zuließe, so daß dann eine mittlere Zahl behufs größerer Genauigkeit genommen werden müßte; diesem Uebelstande aber kann dadurch begegnet werden, daß man vor die Oeffnung o, in ein hiezu angebrachtes Zängchen, eines oder mehrere gefärbte Gläser49) bringt, welche um diese Färbung zu compensiren, zweckmäßig ausgewählt werden müssen; ist diese Compensation eine vollkommene, so ist durch sie der violette Ton wieder hergestellt; sie kann aber auch unvollkommen seyn in Folge der großen Verschiedenheit der durch die verschiedenen Flüssigkeiten oder durch die Art des Lichts, wie z.B. jenes einer Lampe hinzugefügten Nüancen; durch Beigeben eines zweiten bläulichen Glases wird alsdann eine empfindliche Farbe hervorgebracht. Durch diese mehr oder weniger vollkommenen Compensationen vermittelst eines oder mehrerer zusammengesetzter Gläser, erhält man auch Empfindlichkeit im zweiten Bild k, Fig. 13; übrigens ist es sehr leicht zu erkennen, ob die sich darbietende Farbe empfindlich ist, wenn das Auge aufmerksam bleibt, während die Hand dem Compensator die Bewegung mittheilt.

Die krystallisirbaren Zuckerarten können aber mit unkrystallisirbaren vermengt seyn, die ebenfalls ein Ablenkungsvermögen von der Polarisationsebene, entweder nach Rechts, oder nach Links besitzen, in welchem Falle dann, wie von Hrn. Biot empfohlen wird, die den Einfluß des wirklichen Zuckers ausdrückenden Ziffern von den auf die andern Substanzen sich beziehenden ausgeschieden werden müssen; was man dadurch erreicht, daß man die Auflösungen mit einer Säure behandelt, welche die Wirkung hat, nur die Ablenkung des krystallisirbaren Zuckers zur Rechten in eine Ablenkung zur Linken zu verwandeln; diese Ablenkung wird übrigens durch die Temperatur modificirt; eine der Abhandlung des Hrn. Clerget beigegebene Tabelle macht jedoch jede Berechnung bei den Aufzeichnungen überflüssig.50)

Erklärung der Abbildungen.

Fig. 8 der vollständige Saccharimeter.

Fig. 9 Längendurchschnitt desselben in der Richtung der Achse.

Fig. 10 der Polarisator besonders, im Aufriß und im horizontalen Durchschnitt.

|284|

Fig. 11 der Analysator, im Aufriß und im Durchschnitt.

Fig. 12 violett gefärbte Scheibe.

Fig. 13 andere, gelb gefärbte Scheibe.

Fig. 14 halb roth, halb blau gefärbte Scheibe.

Fig. 15 halb grün, halb orange gefärbte Scheibe.

a Analysator, aus einem doppeltstrahlenbrechenden Prisma bestehend; b Knopf, dessen Achse mit einem Getriebe versehen ist, das die graduirte Scala und den Nonius des Compensators c in den Falzen c', c' in entgegengesetzten Richtungen gleiten macht; d doppelt-strahlenbrechendes Prisma, der Polarisator genannt; e doppelte Quarzplatte; f Syrupröhre; g Augenglas; g' Auszug; h Fuß des Instruments; i violett gefärbte Scheibe; k andere, gelb gefärbte Scheibe; l Scheibe, deren linke Hälfte roth und die rechte Hälfte blau ist; m Scheibe, deren linke Hälfte grün und die rechte Hälfte orange ist; n zuckerhaltige Flüssigkeit in der dicken Glasröhre u, welche in der Röhre f steckt; o Oeffnung, in einer gewissen Entfernung vom Polarisator; p Schraube zum Stellen des Analysators a: q Drahtfeder im Innern der Röhre r, um die Röhre s zu halten; t Knopf, um diese Röhre in Bewegung zu setzen; v Beschläg des Instruments.

|276|

Hauptschnitt nennt man bei einem doppeltstrahlenbrechenden Krystall die Fläche, welche die krystallographische Achse und die zur Incidenzfläche senkrechte Linie (Normale) enthält. (Siehe Fig. 10.) Am isländischen Doppelspath ist dieser Hauptschnitt leicht zu erkennen; er liegt in der kürzesten Diagonale des Rhomboids.

|278|

Dieses vollkommene Verschwinden des einen oder des andern Bildes in einem doppeltstrahlenbrechenden Prisma bildet die Entdeckung von Malus im Jahr 1810 hinsichtlich der Polarisation des Lichts durch einen Strahl, welcher durch Reflexion auf eine Fensterscheibe polarisirt wurde.

|279|

Comptes rendus, tome XX, p. 1805.

|280|

Die Uebertragung des in Quarz erhaltenen Werthes auf Zucker ist sehr einfach, wie aus der Abhandlung des Hrn. Clerget zu ersehen ist.

|280|

Comptes rendus, tome XXI, p. 426.

|283|

Diese Gläser sind dem Apparat immer beigegeben.

|283|

Wir theilen die ausführliche Anleitung des Hrn. Clerget zur Prüfung zuckerhaltiger Flüssigkeiten mittelst ihrer optischen Eigenschaften im folgenden Heft des polytechn. Journals mit. A. d. R.

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