圆二色谱原理PPT讲稿
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或℃ ·cm2/dmol。
圆二色性的表示
吸收（率）差 = L - R A = AL – AR
椭圆度，摩尔椭圆度[] = 2.303（AL – AR）/4
[] = 3298（L - R） 3300 （L - R）
在蛋白质研究中，常用平均残基摩尔椭圆度
园二色＋双折射
9、ORD与CD光谱
同时产生， 包括同样的分子结构信息：光学活性物质分 子中的不对称生色团。 CD反映光与分子间能量的交换，旋光性则 是与分子中电子的运动有关。 可以由Kronig-Krammers转换方程相互转 换。
旋光色散：不同波长的偏振光的旋转角度不同。 旋光仪是测量旋光性与波长的函数关系，从而得到一个旋光色散谱。
圆双折射：某个物质对于左、右圆偏光的折射率分别为nL和nR， 若 nL = nR，则为光学各向同性物质； 若 nL ≠ nR，则为光学各向异性物质；左、右圆偏光的相位改变， 若nL＞nR，透射光的偏振面右旋。 若nL＜nR，透射光的偏振面左旋。
如果所有的跃迁仅在基态的最低振动能级 和第一激发态之间，吸收光谱将是很狭窄 而不连续的谱线。
由于分子的价电子跃迁总伴随着振动和转 动能级的跃迁，所以，紫外分光光度计测 定物质的吸收光谱，虽然有一最大吸收峰 值，但都是具有一定波长宽度并相对平滑 的曲线。
光的吸收
若溶液中的溶质对某一波长的入射光有吸收，则透射光的 光强度小于入射光。
朝光源看， 电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右圆偏振光； 电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左圆偏振光。
6、光的叠加
一束自然光可以看作是两束相互垂直而没 有相位关系的平面偏振光的加和。
Байду номын сангаас
旋转方向相反的 左、右圆偏光 透过一光学 活性物质后
振幅 相等 相等 不等 不等
透过的左、右圆偏光
相位
矢量和
折射率
对于晶体一切方向都具 有相同的折射率
传播方向 在入射面内
折射率随方向而变化 不一定在入射面内
o光和e光：频率相同、振动方向相互垂直、平面偏振光
自然光入射到某些晶体（电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等）时，晶片吸 收振动面与晶轴垂直的光，而只允许振动面平行于晶轴的光通过。
自然光
. ...
平面偏振光
相同
平面偏振光
不同 平面偏振光，方向改变
相同
椭圆偏振光
不同 椭圆偏振光，方向改变
振幅相等、振动方向相互垂直、相位相差1/4波长 的两平面偏振光合成圆偏振光
右旋
7、旋光色散（Optical rotatory dispersion，ORD）
旋光性：光学活性分子对左、右圆偏光的折射率不同，透射光虽然仍 然为平面偏振光，但其偏振面旋转了一定的角度。 旋光物质又称为光学活性物质。 旋光度：偏振面旋转的角度
4、布儒斯特角
当入射光射到两种介质界面上时，反射光和折射光的偏振情况与入 射光不同。
5、四分之一波片
使o光和e光的光程相差1/4波长的晶片。此时，相位差为 π/2，透射的合成光是长轴与晶轴重叠的正椭圆偏振光。
若入射平面偏振光的电矢量与晶体晶轴的夹角θ＝45°，则
Eo = Ee，合成光是圆偏振光（Circular polarized light）。
旋光现象是圆双折射的一种特殊形式。 旋光物质使左、右圆偏振光的速度不同，即其色散大小的折射率不同， 旋光现象的产生是由于光学各向异性物质的折射率nL≠nR的结果。
旋光，双折射
8、光的吸收和圆二色性（circular dichroism, CD）
化合物在正常情况下，处于低能的基态， 电子占据所有的成键轨道（σ、π、n轨 道）。如果电子吸收了外界的能量，它就 从基态跃迁到激发态能级。
CD谱的极值处与吸收峰一致（科 顿效应，cotton effect），因而 分子中不同生色团对于谱的贡献 比在ORD中更容易分辨。
ORD是渐近线，两端不回归
ORD 吸收带附近，旋光度由负到正 吸收带附近，旋光度由正到负
圆二色谱原理课件
光学活性分子对左、右圆偏光 的吸收率的差值
1、自然光
光具有波、粒二象性，是横电磁波。只有横波才有偏振 现象:
光矢量的振动方向与光的传播方向垂直， 在垂直于光传播方向的平面内, 有不同的振动方向。 电场矢量E和磁场矢量H互相垂直、位相相同。
E
0
v
H
E
传播方向
振动面
由于感光作用都是E 引起的，因而，将E 作为光矢量。 振动面：E 与光传播方向组成的平面。
.
. ...
. ...
. ...
起偏器
检偏器
晶轴相互平行时， 透射光强度最大；
晶轴夹角为α时，透 射光强度与cos2α成 正比。
晶轴相互垂直时， 透射光强度为零；
3、平面偏振光（Plane polarized light）
也称线（完全）偏振光，简称偏振光。 它的振动面称为其偏振面。 振动方向保持不变 振幅发生周期性变化 E之端点在空间的轨迹为一平面正弦曲线 投影到垂直于光传播方向的平面上为一直线段
自然光 平面偏振光
圆偏振光 样品
椭圆偏振光
2、光的偏振
双折射现象： 一束光射入各向异性晶体后有两束折射光。 尼科耳棱镜。
在生物样品中，肌肉纤维、骨骼和牙齿等具有各向 异性，淀粉粒、染色体和纺锤体等具有双折射性，因 此被用于组织细胞的化学研究。
名称 折射定律
寻常光 （o光）
遵守
非常光 （e光）
不遵守
• 圆二色性的存在将通过该物质传播的左、右圆偏光变成椭
圆偏振光。并且只在发生吸收的波长处才能观察到。
理论计算的圆二色性与该椭圆偏振光的摩尔椭圆率的关系：
[θ] = 100θ/（c ·l） = 3300（ εL-εR）
ε：介质对圆偏振光的摩尔消光系数， c ：样品摩尔浓度， l ：样品厚度（cm ）， [θ] 单位：℃/（mol ·cm）
从统计规律上说，自然光的光振动: 在垂直于光速的平面上遍布所有方向， 沿各方向振动的光矢量呈对称分布, 相应光矢量的振幅（光强度）相等。
超高压短弧氙灯: 在高压纯净氙气中放电发光。
（1）高亮度的点光源； （2）日光色。色温接近6000K； （3）在可见光区连续光谱； （4）高显色性，显色指数＞95； （5）在整个寿命期内维持光色特性； （6）高电弧稳定性； （7）热重启能力； （8）启动后即能达到接近最大光输出； （9）电弧光斑小、易聚光。
圆二色性的表示
吸收（率）差 = L - R A = AL – AR
椭圆度，摩尔椭圆度[] = 2.303（AL – AR）/4
[] = 3298（L - R） 3300 （L - R）
在蛋白质研究中，常用平均残基摩尔椭圆度
园二色＋双折射
9、ORD与CD光谱
同时产生， 包括同样的分子结构信息：光学活性物质分 子中的不对称生色团。 CD反映光与分子间能量的交换，旋光性则 是与分子中电子的运动有关。 可以由Kronig-Krammers转换方程相互转 换。
旋光色散：不同波长的偏振光的旋转角度不同。 旋光仪是测量旋光性与波长的函数关系，从而得到一个旋光色散谱。
圆双折射：某个物质对于左、右圆偏光的折射率分别为nL和nR， 若 nL = nR，则为光学各向同性物质； 若 nL ≠ nR，则为光学各向异性物质；左、右圆偏光的相位改变， 若nL＞nR，透射光的偏振面右旋。 若nL＜nR，透射光的偏振面左旋。
如果所有的跃迁仅在基态的最低振动能级 和第一激发态之间，吸收光谱将是很狭窄 而不连续的谱线。
由于分子的价电子跃迁总伴随着振动和转 动能级的跃迁，所以，紫外分光光度计测 定物质的吸收光谱，虽然有一最大吸收峰 值，但都是具有一定波长宽度并相对平滑 的曲线。
光的吸收
若溶液中的溶质对某一波长的入射光有吸收，则透射光的 光强度小于入射光。
朝光源看， 电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右圆偏振光； 电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左圆偏振光。
6、光的叠加
一束自然光可以看作是两束相互垂直而没 有相位关系的平面偏振光的加和。
Байду номын сангаас
旋转方向相反的 左、右圆偏光 透过一光学 活性物质后
振幅 相等 相等 不等 不等
透过的左、右圆偏光
相位
矢量和
折射率
对于晶体一切方向都具 有相同的折射率
传播方向 在入射面内
折射率随方向而变化 不一定在入射面内
o光和e光：频率相同、振动方向相互垂直、平面偏振光
自然光入射到某些晶体（电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等）时，晶片吸 收振动面与晶轴垂直的光，而只允许振动面平行于晶轴的光通过。
自然光
. ...
平面偏振光
相同
平面偏振光
不同 平面偏振光，方向改变
相同
椭圆偏振光
不同 椭圆偏振光，方向改变
振幅相等、振动方向相互垂直、相位相差1/4波长 的两平面偏振光合成圆偏振光
右旋
7、旋光色散（Optical rotatory dispersion，ORD）
旋光性：光学活性分子对左、右圆偏光的折射率不同，透射光虽然仍 然为平面偏振光，但其偏振面旋转了一定的角度。 旋光物质又称为光学活性物质。 旋光度：偏振面旋转的角度
4、布儒斯特角
当入射光射到两种介质界面上时，反射光和折射光的偏振情况与入 射光不同。
5、四分之一波片
使o光和e光的光程相差1/4波长的晶片。此时，相位差为 π/2，透射的合成光是长轴与晶轴重叠的正椭圆偏振光。
若入射平面偏振光的电矢量与晶体晶轴的夹角θ＝45°，则
Eo = Ee，合成光是圆偏振光（Circular polarized light）。
旋光现象是圆双折射的一种特殊形式。 旋光物质使左、右圆偏振光的速度不同，即其色散大小的折射率不同， 旋光现象的产生是由于光学各向异性物质的折射率nL≠nR的结果。
旋光，双折射
8、光的吸收和圆二色性（circular dichroism, CD）
化合物在正常情况下，处于低能的基态， 电子占据所有的成键轨道（σ、π、n轨 道）。如果电子吸收了外界的能量，它就 从基态跃迁到激发态能级。
CD谱的极值处与吸收峰一致（科 顿效应，cotton effect），因而 分子中不同生色团对于谱的贡献 比在ORD中更容易分辨。
ORD是渐近线，两端不回归
ORD 吸收带附近，旋光度由负到正 吸收带附近，旋光度由正到负
圆二色谱原理课件
光学活性分子对左、右圆偏光 的吸收率的差值
1、自然光
光具有波、粒二象性，是横电磁波。只有横波才有偏振 现象:
光矢量的振动方向与光的传播方向垂直， 在垂直于光传播方向的平面内, 有不同的振动方向。 电场矢量E和磁场矢量H互相垂直、位相相同。
E
0
v
H
E
传播方向
振动面
由于感光作用都是E 引起的，因而，将E 作为光矢量。 振动面：E 与光传播方向组成的平面。
.
. ...
. ...
. ...
起偏器
检偏器
晶轴相互平行时， 透射光强度最大；
晶轴夹角为α时，透 射光强度与cos2α成 正比。
晶轴相互垂直时， 透射光强度为零；
3、平面偏振光（Plane polarized light）
也称线（完全）偏振光，简称偏振光。 它的振动面称为其偏振面。 振动方向保持不变 振幅发生周期性变化 E之端点在空间的轨迹为一平面正弦曲线 投影到垂直于光传播方向的平面上为一直线段
自然光 平面偏振光
圆偏振光 样品
椭圆偏振光
2、光的偏振
双折射现象： 一束光射入各向异性晶体后有两束折射光。 尼科耳棱镜。
在生物样品中，肌肉纤维、骨骼和牙齿等具有各向 异性，淀粉粒、染色体和纺锤体等具有双折射性，因 此被用于组织细胞的化学研究。
名称 折射定律
寻常光 （o光）
遵守
非常光 （e光）
不遵守
• 圆二色性的存在将通过该物质传播的左、右圆偏光变成椭
圆偏振光。并且只在发生吸收的波长处才能观察到。
理论计算的圆二色性与该椭圆偏振光的摩尔椭圆率的关系：
[θ] = 100θ/（c ·l） = 3300（ εL-εR）
ε：介质对圆偏振光的摩尔消光系数， c ：样品摩尔浓度， l ：样品厚度（cm ）， [θ] 单位：℃/（mol ·cm）
从统计规律上说，自然光的光振动: 在垂直于光速的平面上遍布所有方向， 沿各方向振动的光矢量呈对称分布, 相应光矢量的振幅（光强度）相等。
超高压短弧氙灯: 在高压纯净氙气中放电发光。
（1）高亮度的点光源； （2）日光色。色温接近6000K； （3）在可见光区连续光谱； （4）高显色性，显色指数＞95； （5）在整个寿命期内维持光色特性； （6）高电弧稳定性； （7）热重启能力； （8）启动后即能达到接近最大光输出； （9）电弧光斑小、易聚光。