旋光色散optical rotatory dispersion

平面偏振光射入旋光物质后，其电矢量振动方向可发生旋转，旋转的角度称旋光度。旋光物质的旋光度不仅与被照射物质的性质有关，且与入射平面偏振光的波长有关。平面偏振光通过旋光物质的旋光度随入射偏振光波长变化而发生变化的性质，称旋光色散。

旋光色散

旋光是指有光学活性的分子使平面偏振光的振动方向旋转的现象，旋转程度与波长的关系称为旋光色散(ORD)。
旋光物质（光学活性物质） 光是一种电磁波，而且是一种横波，波的振动方向与传播方向互相垂直。电磁波可以用它的电场或磁场的振幅和方向 （即电矢量或磁矢量的振幅和方向） 来表征它的特性。电矢量方向一定的光称为偏振光，各种方向的偏振光均匀混合即组成自然光，例如不相干光源发出的光就是自然光。如果让自然光通过一个偏振器，就只有一个振动方向的电磁波能透过，其余的全被滤掉，这种只具有一个电矢量方向的光波称为平面偏振光或线偏振光。
平面（线）偏振光通过物质分子后发生两种情况：一种是偏振光射入物质分子后，其振动方向不改变，这种物质不是旋光物质。另一种是由于物质分子的不对称性，因而具有能使平面偏振光振动方向旋转的能力，这样的物质称为旋光物质或光学活性物质。如石英、糖、氨基酸和一些药物都是具有旋光性的旋光物质。
不对称的分子是指一分子的结构中没有对称中心、对称轴和对称面的分子。最常见到的是含有不对称碳原子（与四种不同基团相连的碳原子）的化合物。这种分子有两个互为镜像的异构体。它们都具有旋光性称为旋光异构体、光学活性异构体或手性异构体。对着光源观察，这种分子可使平面偏振光的振动顺时针或反时针方向旋转一定角度，两个异构体旋转的角度相同，但方向相反：一个顺时针右旋，另一个逆时针左旋。如右旋与左旋丙氨酸就是一对这样的旋光异构体。
旋光的产生 当一束光进入物质时，电磁波的传播方向和传播速度会发生改变，这种改变叫做光的折射。折射程度用折射率n表示。不同物质的n不同，且随波长(λ)而异，它反映了分子的电子结构和几何学排布的不同。
一束平面偏振光可以看作是由一束左旋圆偏振光和一束右旋圆偏振光组成的。所谓圆偏振光是指光的电场矢量在不断旋转，矢量的端点作圆周运动的光。当一束平面偏振光进入非旋光介质时，介质对左旋圆偏振光(L)和右旋圆偏振光(R)具有相同的折射率nL和nR，即nL=nR时， 则透射的平面偏振光的振动方向与入射的相同。但当一束平面偏振光进入旋光介质时，介质对左旋圆偏振光(L)和右旋圆偏振光(R)具有不同的折射率，即nL≠nR，由于平面偏振光通过介质时，L和R产生了相位差，因此在离开介质时，它们合成的平面偏振光的振动方向将和入射的平面偏振光的振动方向成一角度，因而产生旋光。这个角度称为旋光度，用α表示。由于n是λ的函数，所以旋光度是随波长而变化的。
旋光的定量表示 旋光度αλ与折射率的关系为：
旋光物质使平面偏振光振动方向旋转的能力除了与它本身的性质有关外，还与偏振光通过分子的数目(浓度，光径)有关。旋光物质在不同波长下的旋光度αλ可由旋光色散仪测得其读数。但在大部分工作中，旋光色散谱的纵坐标常用比旋度[α]λ和克分子旋光度[M]λ表示：

式中αλ为在一定波长下的旋光度，用度表示； d为光所通过的介质长度，用分米表示； C为浓度，用g/ml表示；M为分子量。
在生物化学中。还常使用平均残基旋光度[m]λ:

式中M0为平均残基分子量，即用总残基数除分子量所得之值。
旋光色散谱的类型 如果以波长为横坐标，比旋度（或克分子旋光度等）为纵坐标，画出某一物质的比旋度随波长的变化关系即为旋光色散谱。旋光色散谱有以下几种类型：
❶平滑型。这类曲线没有高峰和凹谷，表明样品在测定波长范围内没具有光学活性的吸收带。随着波长的减短，旋光增加的是正型曲线，反之则为负型曲线。
❷单Cotton效应曲线。在生色团特征吸收的波长附近产生峰和谷的曲线，称为Cotton效应曲线。Cotton效应是由于左、右圆偏振光在介质中不但折射率不同，而且被介质吸收程度也不同的结果。Cotton是发现这一现象的学者。长波处有峰，短波处有谷，称正Cotton效应，反之则为负Cotton效应曲线。
❸复Cotton效应曲线。有不止一个的峰和谷的曲线。
旋光色散仪 测定旋光色散的仪器是旋光色散仪，它的基本结构如下：

图 旋光色散仪结构示意图

旋光色散是研究分子的立体结构及动力学的有力工具，但由于旋光色散的图谱分析和数据处理比较复杂和困难，所以七十年代以后这种技术有逐渐被圆二色性技术所代替的趋势。