圓二色光譜是研究分子立體結構和構象的有利手段
圓二色性是研究分子立體結構和構象的有利手段。在一些物質的分子中，沒有任意次旋轉反映軸，不能與鏡像相互重疊，具有光學活性。電矢量相互垂直，振幅相等，位相相差四分之一波長的左和右圓偏振光重疊而成的是平面圓偏振光。平面圓偏振光通過光學活性分子時，這些物質對左、右圓偏振光的吸收不相同，產生的吸收差值，就是該物質的圓二色性。
圓二色性用摩爾系數系數差ΔεM來度量，且有關系式：ΔεM = εL – εR，其中，εL和εR分別表示左和右偏振光的摩爾吸收系數。如果εL – εR >0，則ΔεM為“+”，有正的圓二色性，相應于正Cotton效應；如果εL – εR <0，則ΔεM為“-”，有負的圓二色性，相應于負Cotton效應。
由于這種吸收差的存在，造成了矢量的振幅差，因此從圓偏振光通過介質后變成了橢圓偏振光。圓二色性也可用橢圓度θ或摩爾橢圓度[θ]度量。[θ]和ΔεM之間的關系式：[θ]=3300*Δε
圓二色光譜表示的[θ]或ΔεM與波長之間的關系，可用圓二色譜儀測定。一般儀器直接測定的是橢圓度θ，可換算成[θ]和ΔεM：[θ] = 100θ/cl，ΔεM = θ/33cl
其中，c表示物質在溶液中的濃度，單位為mol/L；l為光程長度（液池的長），單位為cm。輸入c和l的值，一般儀器能自動進行換算，給出所需要的關系。
圓二色光譜儀需要將平面偏振調制成左、右圓偏振光，并用很高的頻率交替通過樣品，因而設備復雜，完成這種調制的是電致或壓力致晶體雙折射的圓偏振光發生器（也稱Pocker池或應力調制器）。圓二色譜儀一般采用氙燈作光源，其輻射通過由兩個棱鏡組成的雙單色器后，就成為兩束振動方向相互垂直的偏振光，由單色器的出射狹縫排除一束非尋常光后，尋常光由CD調制器制成交變的左圓偏振光、
右圓偏振光，這兩束圓偏振光通過樣品產生的吸收差由光電倍增管接受檢測。測試時要通入氮氣趕走管路中的水蒸氣和光源產生的臭氧（臭氧會腐蝕反射鏡）。
光學活性物質對左、右旋圓偏振光的吸收率不同，其光吸收的差值ΔA ( Al - Ad) 稱為該物質的圓二色性(circular dichroism，簡寫作CD) 。圓二色性的存在使通過該物質傳播的平面偏振光變為橢圓偏振光，且只在發生吸收的波長處才能觀察到。所形成的橢圓的橢圓率θ為：θ= tg- 1（短軸/長軸）
根據Lambert-Beer 定律可證明橢圓率近似地為：θ= 0.576 lc (εl - εd) = 0.576 lcΔε 公式中l 為介質厚度，c 為光活性物質的濃度，εl 及εd分別為物質對左旋及右旋圓偏振光的吸收系數。測量不同波長下的θ(或Δε) 值與波長λ之間的關系曲線，即圓二色光譜曲線。在此光譜曲線中，如果所測定的物質沒有特征吸收，則其Δε值很小，即得不到特征的圓二色光譜。當εl >εd 時，得到的是一個正的圓二色光譜曲線,即被測物質為右旋；如果εl <εd ,則得到一個負的圓二色光譜曲線，即被測物質為左旋。