具体描述
Geared toward chemists and experimental physicists, this handbook is accessible to undergraduate students. It introduces fundamental concepts with simple examples, relating them to specific chemical and physical problems. The main results of group theory are presented in all sections as procedures, which assists in their systematic and step-by-step application. 1994 edition.
好的，这是一份关于一本名为《Group Theory in Chemistry and Spectroscopy》的图书的详细简介，内容不涉及该书本身，而是聚焦于其他相关但不同的化学和物理主题： --- 《高级量子化学与分子光谱学：从基础原理到前沿应用》 图书简介 作者: [虚构作者姓名] 出版社: [虚构出版社名称] 本书旨在为化学、物理学、材料科学以及相关工程领域的学生和研究人员提供一个全面而深入的视角，探讨现代量子化学计算方法、复杂分子的电子结构理论，以及如何利用先进的光谱技术来解析这些结构。本书的重点不在于群论在对称性分类中的直接应用，而是深入钻研量子力学在描述物质性质和动态过程中的实际操作与解释框架。 全书共分为五大部分，循序渐进地构建起一个坚实的理论基础，并过渡到尖端的计算实践。 第一部分：量子力学的数学基础与近似方法 本部分首先回顾了薛定谔方程的建立及其在多电子系统中的挑战。我们将详细讨论定态薛定谔方程的求解策略，并重点介绍各种重要的近似方法。 变分法与微扰论的深度解析： 详细阐述了如何应用变分原理来估计系统的基态能量，并探讨了微扰论（无论是时间无关还是时间依赖的）在处理微弱相互作用或小体系扰动时的适用性和局限性。特别关注了如何处理电子间的库仑排斥和自旋轨道耦合效应。 轨道理论的构建： 引入了哈特里-福克（Hartree-Fock, HF）方法，并深入分析了平均场近似的物理意义。重点讨论了基组的选择，从最小集到完全一致作用（CAS）的扩展，以及如何量化HF方法的固有误差——即相关能的缺失。 第二部分：电子结构理论的进阶与后HF方法 在建立HF框架之后，本书将焦点转向如何精确地描述电子相关性，这是理解化学键合和反应性的关键。 密度泛函理论（DFT）的原理与实践： DFT是现代计算化学的核心工具之一。本章系统地介绍了 Hohenberg-Kohn 定理，并对 Kohn-Sham 体系进行了详尽的讨论。本书着重分析了各种交换关联泛函（如 LDA, GGA, Meta-GGA, 以及 Hybrids）的物理起源、计算效率和精度权衡。我们将通过实例说明泛函选择对分子几何、反应能垒和激发态预测的决定性影响。 组态相互作用（CI）与耦合簇（CC）方法： 对于需要高精度结果的体系，CI 和 CC 方法是不可或缺的。详细解释了单、双、三激发（CISD, CCSD(T)）的计算成本和物理内涵。特别是 CCSD(T) 方法，被誉为“化学的黄金标准”，本书将分析其在精确预测键能和振动频率方面的强大能力，并讨论如何在计算资源有限时应用截断（Truncated）或多参考（Multi-reference）方法。 第三部分：分子动力学与化学反应路径 超越静态的电子结构计算，本部分关注分子在时间和温度维度上的演化，特别是在溶液或固体环境中的行为。 从量子到经典： 讨论了从高精度的量子化学计算结果中提取力场参数的方法。重点介绍梯度和二阶导数的计算，以构建精确的分子力学（MM）势能面。 分子动力学模拟（MD）： 详细介绍了经典和从头算分子动力学（AIMD，如 Born-Oppenheimer MD）的算法，包括积分时间步长的选择（如 Verlet 算法）和热浴/压力控制器的应用（如 Nosé-Hoover 恒温器）。分析了 MD 模拟在解析蛋白质折叠、离子溶剂化过程和材料相变中的应用案例。 反应路径搜索与过渡态理论： 介绍如何使用梯度信息来定位势能面上的驻点（能量最小值和鞍点）。阐述了内禀反应坐标（IRC）的计算过程，以及如何应用过渡态理论（如 Eyring 理论）来计算反应速率常数。 第四部分：光谱学的核心原理与高级分析 本部分将理论计算成果与实验测量手段紧密结合，重点分析了如何通过电磁辐射与物质的相互作用来揭示电子和振动结构。 振动光谱学（红外与拉曼）： 详细阐述了分子振动模式的量子化，以及红外吸收和拉曼散射的强度计算原理。重点分析了在计算化学中如何预测红外吸收谱线（基于偶极矩导数）和拉曼活动（基于极化率导数），并讨论了在溶液环境或晶体场效应对这些光谱的影响。 电子光谱学（UV-Vis 和光电子能谱）： 探讨了电子跃迁的本质，从基态到激发态的转变。深入分析了时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）在预测吸收光谱中的应用，并讨论了斯托克斯位移和光谱展宽的物理来源。对于光电子能谱（XPS/UPS），则着重分析 Koopmans 定理的现代修正及其在轨道能量和有效电荷分析中的作用。 磁共振波谱（NMR 与 EPR）： 提供了对核磁共振（NMR）化学位移和各项异性张量计算的理论基础，包括使用主磁场（Magnetic Field）和化学屏蔽（Shielding）的概念。对于电子顺磁共振（EPR），本书侧重于自由基和过渡金属络合物中 $g$ 因子和超精细耦合常数的计算方法。 第五部分：复杂体系与前沿计算实践 最后一部分将前述理论应用于更具挑战性的体系，并探讨计算化学的前沿发展方向。 固态系统的电子结构： 介绍了晶体周期性边界条件下的计算方法，如平面波基组和基于晶格点的计算。重点讨论了能带结构、态密度（DOS）的计算及其在半导体和绝缘体性质预测中的应用。 激发态动力学与非绝热过程： 探讨了如何使用多参考态理论（如 CASPT2 或 Multi-Configuration SCF）来处理电子结构高度耦合的体系，如光化学反应中的交叉点。分析了非绝热态耦合（NAC）在描述光诱导的快速去激发过程中的关键作用。 面向大规模计算的策略： 讨论了如何优化计算流程以适应大规模并行处理（HPC）环境，包括分布式内存和共享内存并行策略的应用。同时，展望了机器学习在加速势能面构建和加速光谱预测中的潜力。 本书内容严谨、逻辑清晰，配有大量计算实例和对实验结果的详细解释，是理论化学和光谱学领域研究人员和高年级学生的理想参考书。它提供了一个超越简单对称性分类的、面向物理实质的现代计算化学工具箱。 ---
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