Introduction : Définitions

Introduction :
La polarimétrie est une technique expérimentale basée sur la mesure de la déviation du
plan de polarisation d'une lumière polarisée traversant une solution composée d'une
ou de plusieurs molécules chirales. Cette méthode n'est applicable qu'aux molécules
optiquement actives (chirales). Elle a été découverte par Biot en 1812 sur des cristaux
puis en 1815 sur des molécules organiques.
L’activité optique d’une solution peut nous permettre de déterminer certaines de ces
caractéristiques. En effet, la façon dont une substance agit sur la polarisation de la
lumière peut nous donner des informations sur sa nature, sa concentration,...
Définitions
Polarimétrie :
La polarimétrie est une technique sensible et non destructive permettant de mesurer
l'activité optique montrée par les composés inorganiques et organiques.
Un composé est considéré comme optiquement en activité si la lumière polarisée
linéairement subie une rotation en passant au travers de celui-ci. Chaque substance
optiquement active a sa propre rotation spécifique.

Chiralité
 Un objet ou un système est appelé chiral s’il constitue l’image miroir d’un autre
objet ou système avec lequel il ne se confond pas. De tels objets se présentent
alors sous deux formes, qui sont l’image miroir l’une de l'autre, et ces paires
d’images miroirs sont appelées énantiomorphes (du grec formes opposées) ou,
en se référant à des molécules, des énantiomères.
 Chaque carbone asymétrique est un centre de chiralité.
 Propriété physique associée à la chiralité : une substance chirale est douée
d'activité optique et fait tourner le plan de polarisation d'une lumière polarisée
plane qui la traverse.
 Un objet non chiral est dit achiral. Il est isomorphe à son miroir avec lequel il
partage les mêmes propriétés géométriques, c’est-à-dire qu’il existe un
isomorphisme de l’espace dans lequel il est défini, qui transforme l'objet en lui-
même.
Exemple :

Pouvoir rotatoire
Un composé est optiquement actif lorsqu'il provoque une rotation angulaire, appelée
pouvoir rotatoire, du plan de polarisation d'une lumière monochromatique préalablement
polarisée par un cristal biréfringent appelé polariseur.
Principe de la polarimetrie
Le polarimetre est un dispositif optique permettant de mettre en evidence le phenomene
du pouvoir rotatoire dû à l’activité optique d’une substance.
Il comprend :
 Une source lumineuse le plus souvent une lampe à vapeur de sodium
 Un polariseur
 Un analyseur
Le polariseur transforme la lumiere naturelle en lumiere polarisee lineairement, proprité
detectable seulement si on interpose sur le trajet du faisceau un autre polariseur appelé
analyseur. Celui-ci est un faisceau lorsqu’il est tourné de manière à ce que sa
polarisation soit à 90° à celle du polariseur. On dit alors que l’analyseur et le polariseur
sont croisés.
Au moment ou on glisse l’echantillon optiquement actif sur le trajet du faisceau il
provoque une rotation du plan de polarisation et il faut tourner l’analyseur d’un angle 
pour restituer l’extinction

La lumiere polarisée :
La lumière est une onde électromagnétique qui se propage. Elle peut être caractérisée
en un point par deux vecteurs:
V: Vitesse de propagation (célérité) de l’onde
A: Amplitude de l’onde (combinaison linéaire des champs électrique E et magnétique B)
Une onde électromagnétique est la superposition d’un champ électrique E et d’un
champ magnétique B orthogonaux entre eux et vibrant dans une direction
perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde.
Le vecteur champ électrique E caractérise l'état de polarisation de l'onde
Une onde est non polarisée si E a une direction qui varie aléatoirement dans le plan
d'onde: c'est le cas de la lumière naturelle.
Une onde est polarisée rectilignement si E a une direction bien définie dans l'espace.

Examinons la figure ci-contre : à un instant donné il n’est
pas possible de préciser l’orientation de la vibration à
l’intérieur du plan de vibration. C’est le cas de la lumière
ordinaire.
Dans certaines conditions cette représentation peut être
modifiée dans le sens qu’on peut obliger la vibration à
s’effectuer dans une direction bien précise. Nous aurons alors une lumière polarisée.
On appelle lumière polarisée une lumière dont la direction de vibration est bien définie.
Lorsque la vibration a lieu toujours dans la même direction tout le long du rayon
lumineux et qu’on peut placer toutes ces vibrations dans un plan normal au plan de
vibration, nous obtenons une lumière polarisée plane. Ce nouveau plan est dit plan de
polarisation