旋光色散和园二色光谱.ppt

文档介绍：7．旋光色散和园二色光谱
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OVERVIEW
 
1. A molecule is optically active if it interacts differently with left and rightcirc的书”Optical Rotatory Power”。
1953年Djerasi实验室建立了第一台偏振光检测仪，从此ORD开始广泛地用于研究有机分子和生物大分子。
六十年代，园二色谱逐渐取代旋光色散方法，成为研究生物大分子溶液构象的有力工具。
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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， 这种物质称之为"光学活性物质 (Optically active substance)"或"手性物质"(chiral substance)"。 这种性质则称为"光学活性"(optical activity) 或"手征性 (chirality)"。
光学活性物质除使入射到它上面并通过它传播的平面偏振光的偏振面旋转一定的角度之外 (称为"旋光")， 还会存在光吸收各向异性， 称为"园二*** (circular dichroism)"。
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活的生物体所含有的分子差不多都具有光学活性。 小分子的光学活性来源于其结构的不对称性， 特别是分子中存在的不对称的碳原子以及这些原子对附近生色团 (chromophore) 的影响。
生物大分子的构象与其所表现出来的生物活性有着密切的关系， 因此旋光性和园二***测量技术是研究生物大分子构象及其功能间关系的重要手段。
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光是横波， 其电场矢量E和磁场矢量H与光传播方向均垂直。 若光波电矢量E (以及磁矢量H) 取所有可能的方向， 而没有一个方向较其他方向占优势， 这种光称为"自然光"(图1 (a) )。
由于光波产生感光作用主要是电场E引起的， 因而一般就把电场矢量E为光波的振动矢量。 该振动矢量与光波传播方向所决定的平面叫做振动面。当自然光入射到某些材料后， 出射光就变为其振动面确定的光， 叫做"平面偏振光"或"线偏振光"(图 1(b))。平面偏振光的电矢量E的方向和电传播方向所决定的平面， 叫偏振面 (Polarized plane)。
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图 1. Directions of the electric vector in polarized and unpolarized light. In unpolarized light (a)， or partly polarized light (c)， the oscillations take place at all angles perpendicular to the direction of travel; in polarized light (b) they are restricted to one angle.
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如下图所示两个频率和振幅相同，偏振面互相垂直的平面偏振光，如果其相位差90，则它们合成为一个"圆偏振光"。
图2 左旋
园偏振光
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图3 右旋园偏振光
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图4 椭园偏振光
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E0
j
i
一束平面偏振光可以分解为两束振幅、频率相同， 旋转方向相反的圆偏振光(Circular polarized light)， 如图 所示
E=E0cost = j E0 cost = Er +El
Er＝ 1/2(+iE sinωt+jEcosωt) (5)
El＝ 1/2(iEsinωt+jEcosωt) (6)
其中 E为平面偏振光电场矢量的振幅，ω为其角频率，i和j为ｘ轴和ｙ轴上的单位矢量。
右旋园偏振光的电场矢量Er 之端点在空间的轨迹是以光的传播方向为轴的左手螺旋， 而左旋园偏振光El之端点在空间的轨迹是以光的传播方向为轴的右手螺旋， 它们的振动面随时间而旋转。
一个平面偏振光可以用下面的方程表示:
E= E0 cos t = j E0 cos t
  i， j分别为X，Y座标轴方向上的单位矢量。
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旋光(Optical Rotation)、旋光色散(Optical Rotatory Dispersion， ORD)和圆双折射 (Circular Birefrigence)。
光在通过不同物质时，其传播速度会发生改变，定义光在真空中的速度C0与在某种物质中的速度v之比为折射率n，即n= C0/v。
如果某种物质对于