文档介绍：第七章-旋光色散和园二色光谱
原理
平面偏振光、园偏振光和椭圆偏振光
当一束平面偏振光 (Plane Polarized Light) 通过某种物质传播时，若出射光的偏振面相对于入射光的偏振面旋转一定的角度为光在介质中的速度，因此某种物质存在圆双折射，入射的平面偏振光之左旋分量和右旋分量将以不同的传播速度通过介质，通过该物质后，两者之间存在一定的相位差，若该介质对左旋分量和右旋分量的吸收相同，出射的两束圆偏振光分量将重新合成平面偏振光(而不是圆偏振光或椭圆偏振光），如图6（b）所示，其偏振面与入射平面偏振光之偏振面间的夹角为α 。
图 6 (a) 园二色的产生：样品对左旋L和右旋R两个园偏振分量吸收不同，合成为椭圆偏振光；（b）园双折射和旋光现象：样品对左旋和右旋偏振光的折射率不同即L和R在样品中的速度不同。合成的平面偏振光之偏振面旋转了α角。。
经过推导可得到:
(弧度)
(度)

式中ｌ为样品厚度， λ为光波波长。由此我们看出，旋光现象就是一种圆双折射，旋光性的本质就是旋光物质具有两个不同的折射率。
平面偏振光通过样品后其偏振面旋转的角度obs。与光穿透的样品厚度l、溶液样品中旋光性物质的浓度c成正比 (在一定的浓度范围内)，且与该光波长λ、样品温度T有
 
比例系数[]T称为比旋 (The specific rotation)或旋光率。
旋光可用比旋[]T表示，也可用摩尔比旋(the Molar Rotation) []T 或克分子旋光度表示，二者间的关系为:
 
 
其中 MW是溶质的分子量，单位为克/摩尔，摩尔比旋的量纲为度厘米2分摩尔－1。l为光径，单位为分米(dm)，C为浓度，单位为克/毫升。
在生物大分子的研究中，还常用平均残基旋光度 (average residue rotation) [ｍ]λ，其定义为
MRW
[ｍ]λ＝ []λ 
100
 
其中 MRW 为平均残基分子量(mean residue weight)，即蛋白分子量与残基数之比
 
MW
MRW ＝
残基数

对一般的蛋白质分子，该值约为110-115。
对于同一物质，比旋 [] 或摩尔比旋 [φ]与入射偏振光的波长λ有关，比旋 [] 或摩尔比旋 [] 与波长间的函数关系称为旋光色散。
圆二色性(Circular Dichroism)和椭圆率(ellipticity)
当一束光穿过样品时，光的强度呈指数规律下降，服从Beer-Lambert定律。
 
log10(I0/It)=  C l
 
其中I0是入射光的强度， It是穿过样品后的光强度，C是样品浓度，l是光径，是消光系数(extinction coefficient)。
令A=log10(I0/It)=  C l
A称为吸收度(absorbance)或光密度(optical density)。
当一束平面偏振光通过光学活性介质传播时，由于介质对二分量的消光系数l和r不等，即对左旋光和右旋光的吸收不同，一束平面偏振光通过该样品后，其左旋分量和右旋分量强度不再相同，它们的和就不再是平面偏振光而是椭圆偏振光。这种现象就叫做“圆二色(circular dichroism)“（图6a）。
由于存在圆二色性，平面偏振光通过光学活性介质后，两圆偏振分量电场矢量的大小不同了(实际上，由于同时存在圆双折射，因此二者位相也不同)，这样两个大小不同的圆偏振光合成的不再是平面偏振光，而是椭圆偏振光(elliptically Polarized light)，其电场矢量端点在空间的轨迹是以光传播方向为轴的椭形螺旋(elliptical helix)，其振动面随时间也是连续旋转的 (图 4)。
我们可以通过进一步的分析来理解园二色现象。
如果 l≠r ，则通过光学活性物质的样品后，左旋分量的振幅不再等于右旋分量的振幅。假定左旋分量<右旋分量，即El <Er，即Er >El
 
Er ＝ 1/2(+i Er sinｔ+j Er cosｔ)
El＝ 1/2(i El sin