旋光分散

光学において、旋光分散とは光の波長に対する媒体の比旋光度の変化である。通常はドイツの物理学者ポール・ドルーデの経験的関係によって説明される: ^[1]

$${\displaystyle [\alpha ]_{\lambda }^{T}=\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {A_{n}}{\lambda ^{2}-\lambda _{n}^{2}}}}$$

ここで、 は温度および波長における比旋光度であり、および は媒体の特性に依存する定数です。 ${\displaystyle [\alpha ]_{\lambda }^{T}}$${\displaystyle T}$${\displaystyle \lambda}$${\displaystyle A_{n}}$${\displaystyle \lambda_{n}}$

旋光分散は有機化学において有機化合物の構造を決定することに応用されている。^[2]

白色光が偏光子を通過するとき、光の回転の程度は波長に依存します。単位距離あたり、短波長は長波長よりも大きく回転します。光の波長によって色が決まるため、チューブを通る距離に応じて色の変化が観察されます。^[要出典]この特定の旋光度の波長依存性を旋光分散と呼びます。すべての材料において、旋光度は波長によって異なります。この変化は、2 つのまったく異なる現象によって引き起こされます。最初の現象は、ほとんどの場合、旋光度の変化の大部分を占めるため、厳密には旋光分散と呼ぶべきではありません。これは、光学活性が実際には円複屈折であるという事実に依存しています。言い換えれば、光学的に活性な物質は、右円偏光を左円偏光とは異なる速度で透過します。

材料の厚さに依存するこの擬似分散に加えて、右円偏光と左円偏光の屈折率の波長による変化に依存する真の回転分散が存在します。

光学的に活性なサンプルによって吸収される波長では、2 つの円偏光成分が異なる程度に吸収されます。この不均等な吸収は円二色性として知られています。円二色性により、入射する直線偏光は楕円偏光になります。この 2 つの現象は、通常の吸収と分散と同様に密接に関連しています。旋光分散スペクトル全体がわかれば、円二色性スペクトルを計算でき、その逆も同様です。

分子（または結晶）が円複屈折と円二色性を示すためには、その鏡像と区別できなければなりません。鏡像と重ね合わせることができない物体はキラルであると言われ、旋光分散と円二色性はキラル光学的特性として知られています。

ほとんどの生物学的分子は 1 つ以上のキラル中心を持ち、酵素触媒による変換によって、これらの中心の 1 つ以上のキラリティーが維持されるか反転されます。さらに他の酵素は、常に高い特異性で新しいキラル中心を生成します。これらの特性により、旋光分散と円二色性は有機化学、無機化学、生化学で広く使用されています。

磁場がない場合、キラルな物質のみが旋光分散と円二色性を示します。磁場では、キラリティーのない物質でも、マイケル・ファラデーが示したように、偏光面を回転させます。磁気旋光はファラデー効果として知られ、その波長依存性は磁気旋光分散として知られています。吸収領域では、磁気円二色性が観察されます。