圓偏光二色光譜

圓偏光二色光譜 (Circular Dichroism Spectrum)
臺北市立第一女子高級中學二年級黃昱嘉

旋光(Optical Rotation)

通常光源的方向是呈各種方向散射，經過濾鏡偏極化後則變為單一方向且波長連續的光波，稱線性偏振光(linear polarization)。當此平面偏極光通過具對掌特性分子後，會分成左旋和右旋兩道圓偏極光，由於對掌分子結構上的影響，而使得左旋與右旋圓偏極光在折射率上有所差異，因此在重合後會產生附加的相差，從而使得射出的合成線偏光在角度上產生偏轉，這種現象稱為旋光(optical rotation)。而偏振面旋轉的角度稱為旋光度。朝光源看，偏振面按順時針方向旋轉的稱為右旋；偏振面按逆時針方向旋轉的稱為左旋。

圓二色性(Circular Dichroism , CD)

旋光性分子對於左旋與右旋圓偏振光(circularly polarization)有不同吸收度，光透過後變成橢圓偏振光，這種現象稱為圓二色性(Circular Dichroism , CD)。這個現象最早被畢歐(Jean-Baptiste Biot , 1774 ~ 1862)、菲涅耳(Agustin Fresnel , 1788 ~ 1827)及科登(Aimé Cotton , 1869 ~ 1951)發現。

一束平面偏振光通過旋光性分子後，由於左、右圓偏振光的折射率不同，偏振面將旋轉一定的角度，這種現象稱為旋光。當振幅相等，並同步的左、右圓偏振光相加，則產生平面偏振光；如果由行進速度不同、振幅也不同的左、右旋圓偏極光疊加重合後，所產生的不再是線性偏極光，而是橢圓偏振光(elliptically polarized light)，這種特性即稱為圓偏光二色性。

線性偏極化	圓偏極化	橢圓偏極化

圓二色光譜(CD Spectrum)應用

圓二色(CD)光譜在不同領域有廣泛的應用，且為測定光學異構物及分子二級結構之基本的光譜分析法之一，表現於旋光性分子對於CD光譜的吸收。

CD光譜常應用於生物分子中，許多生物分子具有對掌性(chiral)的特徵，即有其他分子式相同但結構式不同的鏡像異構物，分為左式和右式，它們的物性及化性相同，而旋光性(光學活性)不同，可能會對生理造成極大的影響，許多酵素無法作用於受質之光學異構物。生物分子中有些為右旋性(dextrorotary)，例如某些醣類；有些為左旋性(levorotary)，例如某些胺基酸。

值得一提的是，CD光譜對於各二級結構會有獨特的表現，因此蛋白質各部分的α螺旋、β褶板與不規則線圈(random coil)以及核酸的雙股都有特定的CD光譜訊號。

參考資料

1. 圓二色性 http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_dichroism
2. 圓二色性 http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_polarization
3. 左旋與右旋 http://en.wikipedia.org/wiki/Levorotary
4. http://terms.nict.gov.tw/search_b.php
5. http://www.sibcb.ac.cn/cfmb/download/Circular%20Dichroism.pdf
6. 極化 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9E%81%E5%8C%96