光是电磁波，电磁波是横波，光波中的电场矢量与磁场矢量相互垂直，并且都与光的传播方向垂直。光波的振动矢量与其传播方向构成的平面称为光的振动面。由于光波的磁场作用较弱，产生感光等作用的主要是电场矢量，所以一般情况下只将电场矢量作为光波的振动矢量进行讨论。如果电场矢量可以取所有可能的方向，则为自然光。如果振动面的方向不随时间发生变化，则这束光被称为平面偏振光或线偏振光，其振动面即为偏振面。如果电场矢量绝对值（振幅）不变，而其方向有规律的发生变化，并绕光的传播方向不断旋转、螺旋前进，使得电场矢量端点运动轨迹的投影是一个圆，则这束光被称为圆偏振光。面对光源，电场矢量按顺时针方向旋转称为右圆偏振光（R）；电场矢量按逆时针方向旋转称为左圆偏振光（L）。

两束振幅和频率相同、旋转方向相反的圆偏振光合成的是一束平面偏振光，当两束圆偏振光的振幅不同时，则合成的将是一束椭圆偏振光。

光学活性分子对组成平面偏振光的左和右两种圆偏振光的吸收程度不同（吸收值之差），这种现象被称为圆二色性，这使得平面偏振光通过该物质传播后变为椭圆偏振光。这一现象是由三位法国物理学家J.-B.毕奥、A.-J.菲涅耳和A.克顿^[注]在19世纪上半叶发现的。

椭圆偏振光的椭圆形状与有关，相应的椭圆度（短轴/长轴）是一种定量描述圆二色性的单位，在蛋白质研究中常用的是平均残基摩尔椭圆度。圆二色谱，简称CD，是以平面偏振光的波长为横坐标，以摩尔椭圆度或吸收系数之差为纵坐标作图得到的图谱。根据扫描的波段不同，CD可分为远紫外（190～250纳米，far-UV CD）和近紫外（260～320纳米，near-UV CD）两类。

利用圆二色谱仪（见图）可以测定生物大分子的圆二色谱，从而获得其二级结构及三级结构信息，这是获得生物大分子溶液构象最为简单和高效的方法之一，可应用于测定蛋白质二级结构含量、蛋白质折叠状态、蛋白质构象变化、DNA及RNA的结构，以及分子结合过程的动力学等。也可以用于进行光学活性物质纯度测定、手性药物定量分析、天然有机化学与立体有机化学、金属络合物、聚合物化学等相关研究。

蛋白质的肽键是不对称的，因此蛋白质也是光学活性分子，具有圆二色性。圆二色谱是应用最为广泛的测定蛋白质二级结构的简便方法。在蛋白质的CD谱中，远紫外区的吸收由肽键产生，因此far-UV CD与蛋白质的二级结构相关。不同的蛋白质二级结构所产生的CD谱有显著差别，α-螺旋在208纳米和222纳米处会出现典型的双负峰，在192纳米附近会有强的正峰；β-折叠在216纳米处有负峰，在195纳米附近有正峰；而无规卷曲在200纳米附近有强负峰出现。蛋白质的CD谱可以认为是由其所包含的各种立体结构组分产生的CD谱的线性叠加，通过测定已知三维结构蛋白质的CD谱可以拟合出各种典型二级结构的CD谱，在此基础上发展出了根据far-UV CD谱进行蛋白质二级结构含量定量计算的方法及程序。例如，Dichroweb和BeStSel是两个根据CD谱数据进行蛋白质二级结构计算的常用在线程序。近紫外区的发色团为色氨酸（Trp），苯丙氨酸（Phe）和酪氨酸（Tyr）三种芳香性氨基酸，由于其常位于蛋白质的疏水核心，因此near-UV CD可以表征蛋白质的三级结构，并在蛋白质折叠研究中跟踪三级结构的变化情况。

圆二色谱仪