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出版者:法律出版社

作者:胡世澄编

出品人:

页数:418

译者:

出版时间:2003-7

价格:22.0

装帧:平装

isbn号码:9787503643422

丛书系列:

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《光子探秘：现代光谱学原理与应用》 书籍简介 在物质世界的微观尺度上，光与物质的相互作用构成了我们理解化学和物理特性的核心基石。本书深入探讨了现代光谱学领域的理论基础、仪器设计以及在多个前沿科学领域中的广泛应用。它不仅是一本面向高年级本科生和研究生的专业教材，也是献给所有对物质结构、分子动力学以及精密测量技术抱有浓厚兴趣的科学工作者的参考手册。 第一部分：光谱学的基本理论框架 本书伊始，我们将从量子力学的基本原理出发，系统阐述电磁辐射与物质的相互作用模型。重点讲解了原子和分子能级的概念，包括电子能级、振动能级和转动能级的量化特性。 1.1 电磁波谱与相互作用的量子描述 详细介绍了电磁波谱的各个波段——从射频、微波、红外、可见光、紫外，到X射线和伽马射线——及其与物质相互作用的主要机制（吸收、发射、散射和荧光）。推导了基于玻恩-奥本海默近似的跃迁选择定则，并解释了不同跃迁类型（如$Delta J, Delta L, Delta S$等规则）的物理意义。 1.2 速率方程与动力学分析 光谱信号的强度和形状往往依赖于光与物质相互作用的时间尺度。本书引入了速率方程理论，用以描述激发态的寿命、弛豫过程（如非辐射弛豫、系间窜越）和受激辐射过程。这部分内容为后续的瞬态光谱学分析奠定了坚实的理论基础。我们还将探讨对洛伦兹线型和高斯线型的物理起源的深入理解，这对于准确解析光谱数据的带宽和形状至关重要。 第二部分：经典光谱仪器的设计与优化 现代光谱分析的精度高度依赖于仪器的性能。本部分聚焦于构建高分辨率、高灵敏度光谱系统的关键技术。 2.1 分光元件的技术细节 系统性地分析了用于分离不同波长光线的核心部件：棱镜和光栅。详细比较了衍射光栅在不同刻线密度、光栅方程的应用，以及如何通过设计多级衍射光栅来抑制杂散光和提高分辨本领。对于高分辨率光谱仪，本书还深入探讨了傅里叶变换光谱仪（FT-IR, FT-NMR）的原理，重点阐述了干涉图、白光干涉仪的调整，以及如何通过快速傅里叶变换（FFT）从干涉信号中提取出高分辨率的谱信息。 2.2 光束传输与信号采集 详细讨论了光学元件的材料选择（如不同波段的窗口材料、反射膜的镀膜技术），并对光路设计中的像差控制进行了详尽的几何光学和物理光学分析。在信号采集端，本书全面对比了各种光电探测器的性能指标，包括量子效率（QE）、暗电流、噪声等效功率（NEP），并讨论了CCD、CMOS阵列以及光电倍增管（PMT）在不同应用场景下的适用性。 第三部分：主要的分子光谱技术 本书的核心内容聚焦于几种对现代化学和生物学研究至关重要的分子光谱技术。 3.1 振动光谱学：红外（IR）与拉曼（Raman） 红外光谱（IR）： 深入讲解了分子振动模式（对称伸缩、反对称弯曲等）与红外吸收之间的关系，重点分析了傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的高效性，并讨论了用于样品制备的ATR（衰减全反射）技术在处理不透明或厚重样品时的优势。 拉曼光谱（Raman）： 阐述了斯托克斯（Stokes）和反斯托克斯（Anti-Stokes）散射的物理机制，并解释了拉曼散射的弱信号特性对仪器灵敏度的要求。着重介绍了表面增强拉曼散射（SERS）技术，包括纳米结构表面的制备及其对信号增强的机理（电磁增强与化学增强）。 3.2 电子能级光谱：紫外-可见（UV-Vis）与荧光 紫外-可见吸收光谱： 分析了分子中$pi o pi^, n o pi^$ 等电子跃迁的特征，以及溶剂效应和pH值对吸收峰位置和强度的影响。 荧光与磷光光谱： 详尽阐述了Jablonski图，解释了激发态的衰变路径。本书特别强调了荧光技术的强大之处：斯托克斯位移、激发态寿命测量、时间分辨荧光技术（TRF）在研究快速分子间能量转移过程中的关键作用。 3.3 核磁共振波谱学（NMR）的进阶 虽然NMR本身是一个庞大的领域，本书从光谱学的角度切入，解释了原子核自旋的弛豫过程（T1和T2），以及弛豫时间对谱线宽度的影响。分析了弛豫机制在固态NMR和液体NMR中的差异，并简要介绍了二维核磁共振技术（如COSY, NOESY）如何通过关联谱峰来解析复杂的分子连接性和空间结构。 第四部分：前沿应用与数据处理 光谱学已不再是孤立的分析手段，而是与计算化学、成像技术深度融合。 4.1 光谱成像技术 讨论了如何将上述光谱技术与空间信息相结合，形成高维数据立方体。重点介绍了拉曼成像（Raman Mapping）和高光谱成像（Hyperspectral Imaging）在材料缺陷检测、生物组织成分分析中的实际案例，以及如何处理和可视化这些复杂的多维数据集。 4.2 光谱数据的解析与定量 本书最后探讨了从原始信号到有意义化学信息的转化过程。涵盖了基线校正、归一化、峰拟合等基础数据预处理方法。随后，引入了多元校正方法（如主成分分析PCA、偏最小二乘PLS）在处理高维光谱数据中的应用，用以进行复杂的定量分析和化学计量学建模。 《光子探秘：现代光谱学原理与应用》旨在为读者构建一个从微观量子理论到宏观精密仪器的完整知识体系，培养读者利用光来“看见”物质内部世界的强大能力。

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这本书的封面设计得相当醒目，色彩搭配很有层次感，一看就知道是本专业性很强的书。我拿到手的时候，就忍不住翻了几页，里面的排版布局清晰流畅，图文并茂，很多复杂的概念都用流程图和示意图清晰地展示了出来。光是看目录就能感受到作者的用心良苦，覆盖面很广，从基础理论到实际应用都有涉猎，看得出来作者在学术研究上肯定下了不少功夫。特别是对于初学者来说，这本书的结构逻辑性很强，章节之间的衔接也很自然，让人很容易就能跟上作者的思路。我特别欣赏它在理论讲解中穿插的案例分析，这些案例非常贴合实际工作场景，能让人对抽象的原理有一个更直观的理解。而且，书中的语言风格既不失严谨，又不乏通俗易懂的表达，即便是对这个领域不太熟悉的读者，也能从中获得不少启发。这本书的装帧质量也相当不错，纸张厚实，拿在手里很有分量，让人感觉物超所值。

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这本书的深度和广度都令我印象深刻，它不仅仅停留在对基本原理的简单罗列，而是深入剖析了各种分析技术背后的科学依据和实验条件控制的关键点。我尤其关注了其中关于数据处理和结果判读的部分，作者提供了非常详尽的指导，包括如何识别噪音、如何进行准确的定量分析，这些都是日常实验中经常遇到的难题。书中的图表制作得非常精良，很多关键的数据对比和性能评估图表，让我对不同方法的优劣有了更深刻的认识。阅读过程中，我发现作者在行文中不断强调实验的可重复性和准确性的重要性，这对于我们这些注重实验质量的人来说，无疑是巨大的福音。总的来说，这本书更像是一位经验丰富的老前辈在耳边悉心指导，而不是冷冰冰的教科书，它的实用价值远超预期。

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从一个长期在实验室摸爬滚打的实验人员的角度来看，这本书最大的价值在于它的操作指导部分。它不仅仅是告诉我们“是什么”，更详细地阐述了“怎么做”。细节的把握非常到位，比如仪器参数的设置范围、样品前处理的常见陷阱、以及在不同基质中可能遇到的干扰物处理方法，这些都是教科书上很少会详细提及的“经验之谈”。阅读这些章节时，我仿佛能够闻到实验室里特有的气味，感受到实验台上的那种专注与细致。这种源于实践的叙述方式，极大地增强了书籍的可信度和实用性。可以说，这本书填补了许多理论书籍在操作细节上的空白，为提升实际操作的规范性和效率提供了坚实的支撑。

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这本书的行文风格非常具有启发性，它鼓励读者进行批判性思考，而不是盲目接受书中所述的一切。作者在介绍完主流方法后，常常会提出一些开放性的问题，引导读者去思考不同情境下的最优解，甚至暗示了一些尚未被完全解决的科学难题。这种“带着问题去学习”的模式，极大地激发了我的好奇心和探索欲。我尤其喜欢它在讨论不同分析方法的优缺点时所展现出的客观和中立态度，没有偏袒任何一种技术，而是清晰地列出各自的适用范围和局限性，这使得读者可以根据自己的具体需求做出最合理的选择。总而言之，这本书不仅是一本知识的宝库，更像是一个思维的磨刀石，让读者的专业视野得到了极大的拓展。

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我得说，这本书的学术前沿追踪做得相当到位，它并没有过多纠缠于已经过时的技术细节，而是将笔墨更多地集中在了当前领域内发展最快、应用最广泛的新兴技术上。每一次翻阅，都会有新的收获，仿佛站在了技术的最前沿进行观察。作者在描述新技术时，总能将其置于一个更宏大的技术发展背景下进行讨论，这有助于读者理解新技术出现的必然性及其带来的颠覆性影响。对于希望将理论知识转化为实际生产力的专业人士而言，这本书无疑是一份极具参考价值的指南。我特别喜欢它对未来发展趋势的预测，虽然是预测，但基于扎实的现有技术基础，显得非常可靠和具有前瞻性，让人对这个领域充满信心和期待。

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