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圓二色光譜儀的原理
閱讀：3204發布時間：2020-12-15
原理
光是橫電磁波，是一種在各個方向上振動的射線。其電場矢量E 與磁場矢量H 相互垂直，且與光波傳播方向垂直。由于產生感光作用的主要是電場矢量，一般就將電場矢量作為光波的振動矢量。光波電場矢量與傳播方向所組成的平面稱為光波的振動面。若此振動面不隨時間變化，這束光就稱為平面偏振光，其振動面即稱為偏振面。平面偏振光可分解為振幅、頻率相同，旋轉方向相反的兩圓偏振光。其中電矢量以順時針方向旋轉的稱為右旋圓偏振光，其中以逆時針方向旋轉的稱為左旋圓偏振光。兩束振幅、頻率相同，旋轉方向相反的偏振光也可以合成為一束平面偏振光。如果兩束偏振光的振幅(強度) 不相同,則合成的將是一束橢圓偏振光。
光學活性物質對左、右旋圓偏振光的吸收率不同,其光吸收的差值ΔA ( Al - Ad) 稱為該物質的圓二色性(circular dichroism ,簡寫作CD) 。圓二色性的存在使通過該物質傳播的平面偏振光變為橢圓偏振光,且只在發生吸收的波長處才能觀察到。所形成的橢圓的橢圓率θ為:θ= tg- 1 短軸/長軸
根據Lambert-Beer 定律可證明橢圓率近似地為：θ= 0. 576 lc (εl - εd) = 0. 576 lcΔε 公式中l 為介質厚度, c 為光活性物質的濃度,εl 及εd分別為物質對左旋及右旋圓偏振光的吸收系數。測量不同波長下的θ(或Δε) 值與波長λ之間的關系曲線,即圓二色光譜曲線。在此光譜曲線中,如果所測定的物質沒有特征吸收,則其Δε值很小,即得不到特征的圓二色光譜。當εl >εd 時,得到的是一個正的圓二色光譜曲線,即被測物質為右旋,如果εl <εd ,則得到一個負的圓二色光譜曲線,即被測物質為左旋。
根據圓二色光譜法的原理和測試要求設計制成的儀器稱為圓二色光譜儀。目前圓二色光譜法及其儀器已廣泛應用于有機化學、生物化學、配位化學和藥物化學等領域,成為研究有機化合物的立體構型的一個重要方法。
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