圆二色谱总结.pdf

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1、圆二色谱实验总结圆二色谱是用来表征蛋白的二级结构和三级结构的常用方法，在界面课题组主要用来表征肽自组装体的二级结构；通常对于三级结构不予考虑。这一方法的实验操作容易，与一般的光谱测量相同，但是形成的机制比较复杂。在此只能说我自己理解了的部分，对于不理解的部分还需要继续查文献进行了解。1圆二色谱的原理名称中虽有“色谱”两字，但是这一测量方法实际上是一光谱法，光谱法对应的即为电子的跃迁行为。同时，光谱法中必然存在的定量关系就是朗伯-比尔定律，圆二色谱的方法就是建立在这一光吸收过程上的光谱方法。1.1预备知识需要推演圆二色谱的原理用到的

2、工具有数学工具和物理知识两个方面，分别叙述如下。1.1.1数学工具在推演圆二色谱的数学表达形式时，需要用到一些数学知识，主要有圆的普通方程及参数方程、椭圆的普通方程及参数方程，相关的三角函数知识，这些数学知识基本都在高中阶段学过。首先说明圆的普通方程和参数方程：圆的普通方程即为仅对圆上点的坐标关系进行描述的方程。圆上点的特点是对固定点（即圆心）的距离相等，设圆心的坐标为(x0,y0)半径为r，则圆的普通方程为√(?−?0)2+(?−?0)2=?通常用的是化简的形式，为讨论方便，将圆心设为原点，即得到?2+?2=?2利用同角三角函数

3、关系，即sin²θ+cos²θ=1可将上述方程参数化，得到圆的参数方程?=?sin?{?=?cos?使用同样的思路，可以得到椭圆的参数方程，即?=?sin?{?=?cos?消去参数后，得到椭圆的标准方程，即?2?2+=1?2?2上述有关于椭圆的方程中均有a≠b。1.2物理预备知识关于物理的预备知识是最基本的波动光学的观点。按照波动光学的观点，光是在空间中交替传播的电磁场，电场强度的方向与磁感应强度的方向垂直。从能量分布的角度来说，光的能量被认为主要以电场的形式传播，因而通常也将光的电场强度矢量方向定义为光矢量方向。以上即最基本的波

4、动光学观点，下面解释光的偏振特点。1.2.1自然光和偏振光自然光即任何光源发出的光，其特点为光矢量在垂直于传播方向的平面上均匀分布，但在传播方向上并不体现出规律性，如图1(a)所示，图中z轴的方向由纸面向外，以圆的半径表示光矢量的大小，对于一给定的自然光，光矢量的大小即光的强度是恒定不变的。光的偏振现象可理解为在传播方向上光矢量振动的不对称性。在圆二色谱的原理中，涉及到的偏振光有平面偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光三类。平面偏振光即光矢量在光的传播方向上只在一个平面内振动。如图1(b)所示，图中的光矢量只在传播方向（y轴正方向）上的x

5、Oy平面内振动。迎着光传播的方向上看，平面偏振光的光矢量只延x轴方向振动，如图1(c)所示。需要特别指出的是，自然光的与后面的圆偏振光的分布形式相同，然而由于圆偏振光在传播方向上呈现规律的螺旋分布，两者的本质是截然不同的，关于圆偏振光分布的规律性，将在后面给出具体的数学描述。图1自然偏振光和平面偏振光1.2.2圆偏振光、椭圆偏振光的产生圆偏振光和椭圆偏振光均可由平面偏振光叠加产生，此即光叠加的三个规律，下面逐一推演。规律一：平面偏振光等价于两相位相等、旋转方向相反、强度相同的圆偏振光。利用参数方程，分别假设两圆偏振光为I和II，光

6、强为I；则I和II的方程为?=?cos???=?cos??i{ii{?=?sin???=−?sin??相加得到叠加后的方程?=2?cos??{?=0这一方程中，光矢量均在平面上振动，因而是以平面偏振光。证明中涉及的运算等价，因而规律一成立。规律二：椭圆偏振光等价于两相位相等、旋转方向相反、强度不等的圆偏振光的叠加。假定两圆偏振光分别为i和ii，强度为I1和I2；则其方程为?=?1cos???=?2cos??i{ii{?=?1sin???=−?2sin??叠加后的方程为?=(?1+?2)cos??{?=(?1−?2)sin??这一参

7、数方程的形式与椭圆的参数方程一致，因而叠加结果为一椭圆偏振光。1规律三：相位差为?、强度相等、相互垂直的两平面偏振光可叠加等价于一圆偏振光。4假定两平面偏振光分别为i和ii，强度均为I，则其方程为?=?cos???=0i{ii{??=0?=?cos(??+)2叠加后的方程为?=?cos??{?=−?sin??根据前面的参数方程形式，这一方程为一圆偏振光方程。总结上面的推演可以发现，实际上利用参数方程的相互叠加，能够构造出各类光叠加的规律。对于自然光来说，可认为是两没有固定相位差、相互垂直的平面偏振光的叠加，叠加的结果如下?=?co

8、s??{(?∈R)?=?sin(??+?)由于φ的随机性，这一叠加光在y方向上的光矢量分量并没有规律，引起随时间或者传播距离的光强的波动。1.3圆二色谱的产生圆二色现象实际上是两种现象的叠加，其一是旋光现象，即旋光性物质对平面偏振光的偏振面进行旋转