偏振：圆二色性与旋光色散

从偏振说起

热爱摄影的朋友可能对偏振片比较熟悉，偏振片在摄影方面的应用主要是减少物体表面的反射光，例如，拍摄橱窗里面的物体时，可以使用偏振片防止橱窗玻璃的反光。

首先，光这种电磁波是一种横波，既然是横波，那么就有相应的相位、振幅、振动方向等要素。（纵波不发生偏振）在这里，我们只考虑振动方向这一要素，则可以将光的振动方向以θ，这样的横波振动方向对于传播方向具有不对称性，叫做偏振（polarization）。

马吕斯定律

法拉第效应

当一束平面偏振光通过置于磁场中的磁光介质时，平面偏振光的偏振面就会随着平行于光线方向的磁场发生旋转。旋转的角度称之为法拉第旋转角，偏转方向取决于介质性质和磁场方向。法拉第效应会使得左旋圆偏振光波与右旋圆偏振光波各自以不同的速度传播于某些介质，这一性质称为圆双折射。

旋光色散

偏振光通过手性化合物的溶液，检偏器可以测出偏振改变的角度，从而，得到比旋光度，波长不同，比旋光度不同。比旋光度为纵轴，对波长作图，可以得到该手性化合物的旋光色散谱图。具有相似构型的化合物也具有相似的旋光色散谱图。

圆二色性

偏振光实际上是由两个相反的偏振光——左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的组合，确切的说，是他们的矢量和。在通常的对称分子中（我指的是没有手性），这两种光以同样的强度被吸收，如果我们考虑溶液体系的话，不同取向的分子产生的旋光会相互抵消。这是由于，从统计意义上讲，只要分子足够多，光穿过溶液时，对于每一个使它产生对应偏折的化学键，定然可以找到一个完全相反取向的化学键（至少效果相反），从而，宏观上，分子不显示旋光性。

如果分子具有手性，那么单是改变取向不能使光的旋转相互抵消，此时，左旋偏振光和右旋偏振光就会具有不同的吸光度，这样一来，进行矢量合成时，将会变成一个椭圆。椭圆长轴与短轴之比称为椭圆度θ（不用离心率是为了便于绘图），θ是样品池厚度和样品浓度的函数。因此定义比椭圆率：[θ]=θ/cl，比椭圆率对波长作图，得到该化合物的圆二色谱（CD，Circular Dichroism）。圆二色谱也可以采用左右偏振光的摩尔吸光度之差，对波长作图得到。下面这个是DNA分子的一个例子：

应用：绝对构型的测量（其中手性光学法最常用）

绝对构型：绝对构型表示手性分子中各个基团在空间的真实排列关系，即绝对的空间关系。一个化合物，当其结构式按规定所表达的立体结构，与该化合物分子的真实的立体结构一致时，这种立体结构的构型即为绝对构型。可以简明扼要的认为，绝对构型就是“这个分子的每个原子究竟在哪里，每一个化学键的取向如何”，相当于建立了一个将分子描述出来的方法。（实楔形线说明化学键向纸面外，虚楔形线说明化学键在纸面内）

研究发现，在相同系列化合物中，相同的化学反应使旋光度按相同的方向改变，而不改变其旋光的方向。从而可以在一系列立体化学已知的反应之后，从用于制备它的底物推导出其绝对构型。近年来，采用旋光色散现象、圆二色性测定手性化合物的ORD和CD曲线，再通过与已知绝对构型的结构类似物的相应图谱比较其Cotton效应，从而确定待测样品的绝对构型。

最后，附上一个在化学科研中的实际问题：

http://muchong.com/html/201312/6732573.html

进一步了解分子结构的谱学：

https://wenku.baidu.com/view/815551661ed9ad51f01df261.html