The Spectra and Dynamics of Diatomic Molecules

The Spectra and Dynamics of Diatomic Molecules pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Academic Press
作者:Helene Lefebvre-Brion
出品人:
页数:796
译者:
出版时间:2004-4-15
价格:USD 122.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780124414563
丛书系列:
图书标签:
  • 光谱学
  • 分子动力学
  • 双原子分子
  • 量子力学
  • 分子结构
  • 振动
  • 转动
  • 电子态
  • 光谱分析
  • 化学物理
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具体描述

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This book is written for graduate students just beginning research, for theorists curious about what experimentalists actually can and do measure, and for experimentalists bewildered by theory. It is a guide for potential users of spectroscopic data, and uses language and concepts that bridge the frequency-and time-domain spectroscopic communities. Key topics, concepts, and techniques include: the assignment of simple spectra, basic experimental techniques, definition of Born-Oppenheimer and angular momentum basis sets and the associated spectroscopic energy level patterns (Hund's cases), construction of effective Hamiltonian matrices to represent both spectra and dynamics, terms neglected in the Born-Oppenheimer approximation (situations intermediate between Hund's cases, spectroscopic perturbations), nonlinear least squares fitting, calculation and interpretation of coupling terms, semi-classical (WKB) approximation, transition intensities and interference effects, direct photofragmentation (dissociation and ionization) and indirect photofragmentation (predissociation and autoionization) processes, visualization of intramolecular dynamics, quantum beats and wavepackets, treatment of decaying quasi-eigenstates using a complex Heff model, and concluding with some examples of polyatomic molecule dynamics. Students will discover that there is a fascinating world of cause-and-effect localized dynamics concealed beyond the reduction of spectra to archival molecular constants and the exact ab initio computation of molecular properties. Professional spectroscopists, kinetics, ab initio theorists will appreciate the practical, simplified-model, and rigorous theoretical approaches discussed in this book. Key Features: • A fundamental reference for all spectra of small, gas-phase molecules. • It is the most up-to-date and comprehensive book on the electronic spectroscopy and dynamics of diatomic molecules. • The authors pioneered the development of many of the experimental methods, concepts, models, and computational schemes described in this book.

- A fundamental reference for all spectra of small, gas-phase molecules. - Emphasizes the role of perturbations in understanding the dynamics of isolated molecules. - Includes new applications of interest to researchers in all areas of chemistry and materials science.

《光谱与动力学:双原子分子的深刻洞察》 《光谱与动力学:双原子分子的深刻洞察》是一部引人入胜的著作,它将我们带入微观世界的奇妙领域,深入剖析双原子分子这一最基础、却又蕴含无限复杂性的体系。本书并非简单地罗列公式和定理,而是以一种叙事性的方式,引导读者一步步揭开双原子分子光谱和动力学行为的神秘面纱。 从量子力学的基石出发,本书首先为我们构建了理解双原子分子行为的理论框架。作者详尽地阐述了电子结构理论,包括薛定谔方程在双原子分子体系中的应用,以及如何通过计算波函数来预测分子的能量状态。读者将了解到,即使是最简单的双原子分子,其电子分布和相互作用也远比我们肉眼所见复杂得多。各种近似方法,如变分法和微扰论,在本书中得到了清晰的解释,它们是如何帮助我们克服精确求解的困难,从而获得对分子性质的深刻理解。 接着,本书的重点转向了双原子分子的光谱。光谱学是研究物质与电磁辐射相互作用的学科,而双原子分子的光谱更是揭示其内部结构和能量跃迁的窗口。本书系统地介绍了各种类型的双原子分子光谱,包括电子光谱、振动光谱和转动光谱。读者将学习到,不同光谱反映了分子在不同能量尺度上的行为:电子光谱揭示了电子能级的跃迁,通常伴随着可见光和紫外光的吸收或发射;振动光谱则捕捉了原子核的相对运动,即分子的振动模式,它们通常在红外区域产生吸收;而转动光谱则反映了分子的整体转动,发生在微波区域。 书中对于光谱线强的解释也颇为深入,这涉及到跃迁偶极矩的计算,以及选择定则的意义。理解这些,我们就能解释为何某些跃迁会发生,而另一些则被禁止,这为从光谱数据推断分子性质提供了关键依据。此外,同位素效应在双原子分子光谱中的体现,以及如何利用这些效应来区分和鉴定不同的同位素分子,也是本书精彩的章节之一。 动力学部分则将目光投向了双原子分子在时间维度上的演化。本书深入探讨了分子碰撞动力学,这是理解化学反应过程的基础。读者将学习到,当两个双原子分子相遇时,会发生怎样的能量和动量的传递,以及这些过程如何影响反应的发生概率和产物分布。弹性碰撞、非弹性碰撞以及化学反应碰撞的概念被清晰地界定,并辅以详细的理论模型和实验证据。 散射理论是本书动力学章节的核心内容之一。通过对微分截面和总截面的分析,我们可以了解碰撞过程中粒子散射的方向和强度,从而推断出相互作用势能面。本书详细介绍了这些理论的数学形式和物理意义,并展示了它们如何在实验数据的拟合中发挥作用。 此外,本书还触及了双原子分子在更复杂的动力学过程中的角色,例如光解离过程。当双原子分子吸收能量后,可能发生键的断裂,生成单个原子。本书将从能量学和动力学角度分析这一过程,探讨光子能量、分子初始状态以及解离产物的能量分布之间的关系。 本书的特色之一在于其理论与实验的紧密结合。在介绍各种理论模型的同时,作者引用了大量经典的实验数据和现代谱学研究成果,使得抽象的理论概念变得具体可感。读者将看到,理论预测是如何被实验所证实,反之,实验的发现又是如何激发新的理论探索。 《光谱与动力学:双原子分子的深刻洞察》的语言严谨而又不失生动,即使是复杂的量子力学概念,也被作者以清晰易懂的方式呈现出来。书中穿插了大量的图表和示意图,帮助读者直观地理解分子的结构、能级和碰撞过程。每一个章节的结尾都附有精心设计的习题,旨在巩固读者的理解,并鼓励进一步的思考。 总而言之,本书适合作为物理化学、量子化学、原子与分子物理等相关领域的专业教材,同时也非常适合对微观世界充满好奇的读者。它不仅能够帮助读者建立起扎实的理论基础,更能培养读者分析和解决问题的能力,为进一步深入研究分子科学打下坚实的基础。阅读此书,如同获得了一把钥匙,能够解锁双原子分子所蕴含的丰富信息,洞察它们在光谱和动力学世界中的精彩表现。

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读后感

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我花了相当长的时间消化这本书中关于分子振动和转动的耦合理论,尤其是对兰德尔-邦丁(RKR)方法的介绍,给我留下了深刻的印象。作者并未将势能面(Potential Energy Surface, PES)的处理视为理所当然,而是细致入微地展示了如何从实验观察到的光谱数据反演出精确的、非解析的势能曲线。这种逆向工程的思维在其他综述性书籍中很少能得到如此详尽的论述。书中对于微扰理论在处理振动-转动相互作用时的应用,也展现了极高的专业水准,特别是对科里奥利耦合项的讨论,清晰地揭示了能级“差频”的来源。美中不足的是,插图和图表的质量,在电子版中表现得并不尽如人意,许多关键的能级图和势能面示意图显得有些模糊,这在需要快速视觉识别复杂能量结构的物理书中是一个不小的遗憾。如果能增加一些高质量的、彩色的图例,将极大地辅助读者对抽象概念的具象化理解。

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阅读此书的过程更像是一场智力上的马拉松,而非轻松的阅读体验。它所蕴含的知识密度极高,每一个段落都可能包含数个需要反复推敲的物理概念或数学推导。尤其在讨论分子光谱的线型(Line Shape)和展宽机制时,作者将统计力学与量子动力学相结合的方法,提供了一个宏观与微观完美衔接的视角。书中关于多普勒展宽和压力展宽的定量分析,考虑了大量环境因素对光谱分辨率的影响,这对于从事光谱测量和数据拟合的实验物理学家来说,无疑是一份宝贵的参考手册。语言风格上,它保持了一种非常正式且毫不妥协的学术腔调,几乎没有采用任何口语化的表达,这虽然保证了内容的精确性,但也使得阅读节奏略显沉闷,需要极强的专注力才能维持。总而言之,这是一部为专业人士准备的、深挖理论根源的经典之作,它要求读者付出相应的努力,但回报必然是深刻而持久的理解。

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这部关于双原子分子的光谱和动力学研究的专著,简直是理论物理学家的盛宴,但对于初学者来说,可能需要一些耐心和坚实的基础知识储备。首先,书中对量子力学在分子体系中的应用进行了极其深入的探讨,特别是对薛定谔方程在双原子分子哈密顿量下的求解过程,描述得非常详尽,每一步推导都力求严谨。它没有简单地给出结论,而是带领读者一步步构建出能级结构和振动态、转动态的数学模型。我印象最深的是作者在处理刚性转子模型和简谐振子模型时所展现出的清晰逻辑链条,尽管这些模型在教材中常见,但此处对高阶修正项如离心畸变和非谐振性的引入,使得模型更贴近真实物理情况,这一点对于希望深入研究高分辨率光谱的读者来说价值巨大。书中大量的数学公式和复杂的积分运算,虽然是理解精髓的必经之路,但也无疑提高了阅读门槛,如果读者对高等数学和线性代数不够熟悉,可能会在某些章节感到吃力。不过,一旦攻克了这些数学障碍,读者对于分子光谱学的理解将会提升到一个全新的层次,能够准确预测和解释复杂光谱线的起源和位移。

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这本书的结构安排非常具有层次感,仿佛一位经验丰富的导师在指导学生循序渐进地攀登知识的高峰。起始部分对双原子分子的经典描述和基本量子力学概念的快速回顾,为后续复杂的群论和角动量理论打下了坚实的基础。引人注目的是,作者在介绍电子激发态光谱时,对自旋-轨道耦合和哈特里-福克(Hartree-Fock)近似在分子轨道构建中的应用进行了批判性的讨论,而非仅仅是介绍性的叙述。这种对不同近似方法优缺点的辨析,培养了读者科学判断的能力。然而,书中对更复杂的、多电子体系(如重原子或过渡金属双原子分子)的处理深度似乎有所保留,焦点仍然集中在类氢或简单的双原子分子上。对于希望将这些知识扩展到更复杂的化学体系中的读者,可能需要参考其他更专业的化学物理著作来补充这方面的知识空白。这本书是精确计算的典范,但其应用范围的界限也相对清晰。

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这本书的叙事风格呈现出一种古朴而严谨的学术风范,更像是一部经典的教科书而非现代的科普读物。它似乎更侧重于“为什么”和“如何计算”而非“是什么”和“有什么用”。例如,在讨论分子间的相互作用力时,作者花费了大量篇幅来阐述范德华力、偶极-偶极相互作用等微观机制的量子力学基础,而不是直接给出经验性的势能函数。这种自底向上的构建方式,对于那些追求第一性原理理解的读者来说是极大的福音。书中对拉曼散射和红外吸收的量子跃迁矩阵元计算部分,详细阐述了选择定则的由来及其在不同分子对称性下的具体表现,这一点组织得非常出色。然而,书中缺乏对实验技术最新进展的广泛介绍,例如,对于激光光谱学如何利用这些理论去探测极端条件下的分子状态,讨论略显不足,这使得本书在紧跟前沿实验应用方面略显保守。总体而言,它是一部扎实的理论基石,需要读者带着问题意识去主动寻找与之配套的实验案例。

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