圆二色光谱仪的工作原理解析

圆二色光谱仪是横电磁波，是一种在各个方向上振动的射线。其电场矢量E与磁场矢量H相互垂直，且与光波传播方向垂直。由于产生感光作用的主要是电场矢量，一般就将电场矢量作为光波的振动矢量。光波电场矢量与传播方向所组成的平面称为光波的振动面。若此振动面不随时间变化，这束光就称为平面偏振光，其振动面即称为偏振面。平面偏振光可分解为振幅、频率相同，旋转方向相反的两圆偏振光。其中电矢量以顺时针方向旋转的称为右旋圆偏振光，其中以逆时针方向旋转的称为左旋圆偏振光。两束振幅、频率相同，旋转方向相反的偏振光也可以合成为一束平面偏振光。如果两束偏振光的振幅(强度)不相同,则合成的将是一束椭圆偏振光。

　　光学活性物质对左、右旋圆偏振光的吸收率不同,其光吸收的差值ΔA(Al-Ad)称为该物质的圆二色性(circulardichroism,简写作CD)。圆二色性的存在使通过该物质传播的平面偏振光变为椭圆偏振光,且只在发生吸收的波长处才能观察到。所形成的椭圆的椭圆率θ为:

　　θ=tg-1短轴/长轴

　　根据Lambert-Beer定律可证明椭圆率近似地为：

　　θ=0.576lc(εl-εd)=0.576lcΔε

　　式中l为介质厚度,c为光活性物质的浓度,εl及εd分别为物质对左旋及右旋圆偏振光的吸收系数。测量不同波长下的θ(或Δε)值与波长λ之间的关系曲线,即圆二色光谱曲线。在此光谱曲线中,如果所测定的物质没有特征吸收,则其Δε值很小,即得不到特征的圆二色光谱。当εl>εd时,得到的是一个正的圆二色光谱曲线,即被测物质为右旋,如果εl<εd,则得到一个负的圆二色光谱曲线,即被测物质为左旋。

　　根据圆二色光谱法的原理和测试要求设计制成的仪器称为圆二色光谱仪。目前圆二色光谱法及其仪器已广泛应用于有机化学、生物化学、配位化学和药物化学等领域,成为研究有机化合物的立体构型的一个重要方法。

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