圓偏光二色性

圓二色性（英語：Circular dichroism, 縮寫：CD）是涉及圓偏振光的二色性，即左旋光的和右旋光的差分吸收。

基本介紹

  • 中文名：圓偏光二色性
  • 定義：旋光的和右旋光的差分吸收
  • 學科：物理
  • 領域：物理
簡介,物理原理,參閱,

簡介

圓二色性（英語：Circular dichroism, 縮寫：CD）是涉及圓偏振光的二色性，即左旋光的和右旋光的差分吸收。左旋圓（LHC）的和右旋圓（RHC）的偏振光表示一個光子的兩種可能的自旋角動量狀態，因此圓形二色性也被稱為自旋角動量的二色性。這種現象在19世紀上半葉被讓-巴蒂斯特·畢奧(Jean-Baptiste Biot)，奧古斯丁·菲涅耳(Augustin Fresnel)和艾梅·克頓（Aime Cotton）發現。它在光學活性手性分子的吸收帶中被顯示。CD光譜學在許多不同領域中具有廣泛的套用。最值得注意的是，使用UVCD來研究蛋白質的二級結構。UV/可見光CD被用於研究電荷轉移躍遷。近紅外CD被用於通過探測過渡金屬的d→d躍遷來研究分子的幾何和電子結構。振動圓二色性，其使用來自紅外能量區的光，被用於小有機分子的結構研究，並且最近被用於研究蛋白質和DNA。

物理原理

一般而言，生物分子大多都具有手征性，也就是說它們在結構上有其他分子式相同但結構式不同的對映異構體(分為L型和D型)，除此之外它們在光學特徵上也有所差異。
通常光源在未經特殊處理前，其偏振方向通常是呈各種方向散射，經過起偏器偏振化後，光波會變為偏振方向單一的光波（稱為線性偏振光）。當此平面偏振光通過手征性生物分子後，會分成左旋和右旋兩道圓偏振光，最後再經過一道偏光鏡使其重合為一線性偏光。
由於手征性生物分子結構上的影響，而使得左旋與右旋圓偏振光在折射率上有所差異，因此在重合後會產生附加的相位差，從而使得射出的合成線偏光在角度上產生偏轉。
因為生物分子皆會在某一特殊光波長下有吸收光，它們除了對左旋與右旋的吸收度不同外，振幅也不同。因此隨著時間的，左、右旋兩道圓偏光重合後的行進方式將由原來的圓型變為橢圓型。由行進速度不同振幅也不同的左、右旋圓偏光疊加重合後所產生的不再是線性偏振光，而是橢圓偏振光，這種特性即稱為圓二色性。

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