本书从量子力学的基本概念出发，以光与物质的作用所导致的量子态的跃迁为主线，从电子态、振动态的吸收光谱、荧光光谱等方面着手，特别是利用激子理论，对现代光谱学进行了详细介绍，并展示了现代光谱技术在分子、生物物理学和生物化学中的应用。全书共12章，包括：导论，量子力学的基本概念，光，电子吸收，荧光，振动吸收，共振能量转移，激子相互作用，圆二色性，相干与退相，泵浦探测光谱、光子回波与振动波包，拉曼散射与其他多光子过程。书末有附录和索引。
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序
中文版序
译者的话
第二版前言
第一版前言
第1章 导论 1
1.1 概述 1
1.2 比尔-朗伯定律 2
1.3 电磁波谱区域 3
1.4 蛋白质和核酸的吸收光谱 4
1.5 混合物的吸收光谱 6
1.6 光电效应 7
1.7 吸光度测量技术 8
1.8 泵浦探测与光子回波实验 10
1.9 线二色性与圆二色性 11
1.10 光散射或吸收分子的不均匀分布导致的吸收光谱畸变 12
1.11 荧光 13
1.12 红外与拉曼光谱 17
1.13 激光 18
1.14 命名法 19
练习题 19
参考文献 20
第2章 量子力学的基本概念 22
2.1 波函数、算符与期望值 22
2.1.1 波函数 22
2.1.2 算符与期望值 23专栏
2.1 可观测性质的算符必须为厄密的 24
专栏2.2 位置、动量和哈密顿算符的对易子与表述 24
2.2 含时与不含时薛定谔方程 26
专栏2.3 含时薛定谔方程的起源 26
2.3 空间波函数 31
2.3.1 自由粒子 31
2.3.2 箱中粒子 31
专栏2.4 线性动量 32
2.3.3 谐振子 33
专栏2.5 厄密多项式 34
2.3.4 原子轨道 35
2.3.5 分子轨道 38
2.3.6 大体系的波函数 40
2.4 自旋波函数与单重态和三重态 41
专栏2.6 玻尔兹曼统计、费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计 45
2.5 态之间的跃迁：含时微扰理论 46
2.6 态的寿命与不确定性原理 49
练习题 51
参考文献 51
第3章 光 53
3.1 电磁场 53
3.1.1 静电力与静电场 53
3.1.2 静电势 54
3.1.3 电磁辐射 55
专栏3.1 麦克斯韦方程和矢量电势 57
3.1.4 能量密度与辐照度 60
专栏3.2 反射、透射、隐失辐射与表面等离激元 62
3.1.5 复电极化率与折射率 64
专栏3.3 介电色散的经典理论 65
3.1.6 局域场校正因子 67
3.2 黑体辐射定律 69
3.3 线偏振与圆偏振 70
3.4 电磁辐射的量子理论 71
3.5 量子光学中的叠加态与干涉效应 74
3.6 短脉冲光的频率分布 76
练习题 78
参考文献 78
第4章 电子吸收 81
4.1 电子与振荡电场的相互作用 81
专栏4.1 偶极子在外电场中的能量 81
专栏4.2 可变外场中一组电荷能量的多极展开 83
4.2 吸收速率与受激发射速率 84
专栏4.3 当y趋于0时函数[exp（iy）－1]/y的表现 84
专栏4.4 函数sin2x/x2及其积分 85
4.3 跃迁偶极子与跃迁偶极强度 86
专栏4.5 叠加态的振荡电偶极子 86
专栏4.6 各向同性体系的偶极子与外场相互作用的均方能 89
专栏4.7 光吸收的物理常数和转换因子 90
4.4 计算*分子轨道的跃迁偶极子 92
4.5 分子对称性与禁阻跃迁和允许跃迁 93
专栏4.8 利用群论确定跃迁是否对称禁阻 95
4.6 线二色性 103
4.7 组态相互作用 106
专栏4.9 估算组态相互作用系数 106
4.8 用梯度算符计算电跃迁偶极子 109
专栏4.10 电偶极算符与梯度算符的矩阵元之间的关系 109
专栏4.11 2p原子轨道梯度算符的矩阵元 111
专栏4.12 线性多烯的电偶极子激发选择定则 114
4.9 激发到单重态和三重态的跃迁偶极子 114
4.10 玻恩-奥本海默近似，富兰克-康顿因子和电子吸收带峰型 116
专栏4.13 振动重叠积分的递归公式 118
专栏4.14 热加权的富兰克-康顿因子 119
4.11 光谱烧孔 121
4.12 分子跃迁能的环境效应 123
4.13 电子斯塔克效应 128
专栏4.15 固定分子的电子斯塔克光谱 130
4.14 金属-配体和配体-金属的电荷转移跃迁与里德伯跃迁 132
4.15 光激发热力学 134
练习题 138
参考文献 139
第5章 荧光 147
5.1 爱因斯坦系数 147
5.2 斯托克斯位移 149
5.3 镜像定律 150
5.4 斯特里克勒-伯格公式以及吸收与荧光之间的其他关系 152
专栏5.1 斯特里克勒-伯格公式中的v3因子 154
5.5 吸收与发射的量子理论 156
专栏5.2 产生算符和湮灭算符 159
5.6 荧光产率和寿命 160
专栏5.3 受激分子的电子转移 164
5.7 荧光探针与标记 167
5.8 光漂白 170
5.9 荧光各向异性 170
5.10 单分子荧光与高分辨荧光显微镜 175
5.11 荧光相关光谱 178
专栏5.4 二项分布、泊松分布和高斯分布 180
5.12 系间窜越、磷光和延迟荧光 183
练习题 184 参
考文献 185
第6章 振动吸收 199
6.1 振动简正模式和波函数 199
专栏6.1 简正坐标和分子动力学模拟 200
6.2 振动激发 203
专栏6.2 振动跃迁的选择定则 205
6.3 蛋白质的红外光谱 207
6.4 振动斯塔克效应 209
练习题 210
参考文献 211
第7章 共振能量转移 217
7.1 引言 217
7.2 福斯特理论 218
专栏7.1 偶极-偶极相互作用 220
7.3 利用能量转移研究单个蛋白质分子中的快过程 228
7.4 交换耦合 229
7.5 光合作用中类胡萝卜素的能量转移 231
练习题 232
参考文献 233
第8章 激子相互作用 237
8.1 相互作用分子的定态体系 237
专栏8.1 为什么久期行列式必须为零？ 239
专栏8.2 真实交叉与避免交叉能面 241
专栏8.3 激子态在无其他微扰时为定态 242
8.2 激子相互作用对低聚物吸收光谱的影响 242
专栏8.4 激子偶极强度的加和规则 245
8.3 相互作用矩阵元与电荷转移跃迁混合的跃迁单极子处理 246
8.4 激子吸收带型与激发的动态局域化 248
8.5 光合天线复合体中的激子态 250
8.6 激基缔合物和激基复合体 251
练习题 252
参考文献 253
第9章 圆二色性 257
9.1 磁跃迁偶极子和n→*跃迁 257
专栏9.1 磁偶极子和电四极子跃迁的量子理论 262
9.2 圆二色性的起源 264
专栏9.2 椭圆度和旋光度 265
9.3 二聚体与较大低聚物的圆二色性 267
9.4 蛋白质与核酸的圆二色性 271
9.5 磁圆二色性 274
练习题 275
参考文献 276
第10章 相干与退相 279
10.1 孤立体系的量子态振荡 279
10.2 密度矩阵 281
专栏10.1 孤立三态体系的密度矩阵的时间依赖性 284
10.3 随机刘维尔方程 285
10.4 随机弛豫对量子跃迁动力学的影响 287
专栏10.2 “注目之锅”或“量子齐诺”悖论 288
10.5 弱连续光吸收的密度矩阵处理 291
10.6 弛豫矩阵 293
专栏10.3 两态体系的弛豫矩阵 296
专栏10.4 静态非均匀性导致的退相 298
10.7 更广义的弛豫函数和光谱线型 299
10.8 异常荧光各向异性 303
专栏10.5 矢量点积的取向平均 305
练习题 307
参考文献 307
第11章 泵浦探测光谱、光子回波与振动波包 310
11.1 一阶光学极化 310
11.2 三阶光学极化与非线性响应函数 316
11.3 泵浦探测光谱 320
11.4 光子回波 322
11.5 二维电子光谱与二维振动光谱 326
11.6 瞬态光栅 328
11.7 振动波包 330
11.8 光谱跃迁的波包图像 336
练习题 338
参考文献 338
第12章 拉曼散射与其他多光子过程 345
12.1 光散射的类型 345
12.2 克莱默斯-海森伯-狄拉克理论 348
专栏12.1 电子极化率的量子理论 352
12.3 共振拉曼散射的波包图像 354
12.4 拉曼散射的选择定则 355
12.5 表面增强拉曼散射 357
12.6 拉曼光谱的生物物理应用 357
12.7 相干（受激）拉曼散射 358
12.8 多光子吸收 359
12.9 准弹性（动态）光散射（光子相关光谱） 362
练习题 364
参考文献 364
附录 370
A.1 矢量 370
A.2 矩阵 371
A.3 傅里叶变换 373
A.4 频域光谱中的相移和调幅 375
A.5 CGS单位和SI单位及其缩写 377
参考文献 378
索引 379
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