Symmetry and Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Dover Publications

作者:Daniel C. Harris

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:1989-11-01

价格:USD 19.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780486661445

丛书系列:

图书标签:

• 化学
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• 对称性
• 分子物理
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• 旋转光谱
• 电子光谱
• 化学物理
• 分子结构

物理化学核心原理：从微观动力学到宏观热力学 作者： 艾伦·科恩 (Alan Cohen) 出版社： 科学前沿出版社 (Frontier Science Press) 页数： 780 页 --- 内容简介： 《物理化学核心原理：从微观动力学到宏观热力学》是一部旨在为物理化学领域学生和研究人员提供坚实理论基础和全面视角的前沿教材。本书的核心目标是系统地阐述驱动物质世界运行的基本定律，通过严谨的数学推导和深入的物理图像，连接起量子力学的微观图景与热力学的宏观行为。全书内容组织严密，逻辑清晰，力求在保持高度学术严谨性的同时，增强对复杂概念的直观理解。 本书共分为六大部分，涵盖了从基础量子力学到复杂化学反应动力学的核心议题。 第一部分：数学与量子力学基础 本部分为深入学习物理化学奠定必要的数学和量子力学基础。我们首先回顾了必要的线性代数、微分方程和级数展开在物理学中的应用，强调其作为解决薛定谔方程的工具性作用。 量子力学导论部分，详细讲解了波函数、算符、本征值方程的物理意义。重点阐述了对易关系、不确定性原理的深入理解。随后，本书系统地介绍了一维和三维势场中的薛定谔方程的求解，包括粒子在方箱模型、谐振子模型以及球坐标系下的刚性转子模型。对于刚性转子，我们详细分析了角动量算符的性质及其在确定分子转动能级中的关键作用。 在角动量与氢原子一章，我们基于量子力学原理推导了氢原子的能级结构，引入了主量子数 $n$、角量子数 $l$ 和磁量子数 $m_l$ 的物理含义。此外，还引入了电子的自旋概念，解释了泡利不包含原理及其在理解多电子原子结构中的核心地位。 第二部分：原子、分子结构与能谱（光谱学前奏） 本部分将量子力学的抽象概念应用于实际的原子和分子系统，为理解分子间的相互作用和宏观性质做准备。 多电子原子结构与周期性部分，引入了里兹近似（Ritz Approximation）和哈特里-福克方法（Hartree-Fock Method）的初步概念，用于处理电子间的库仑排斥效应。我们讨论了原子光谱（如精细结构和塞曼效应）如何揭示原子内部的复杂结构。 分子键合理论是本部分的关键。我们从分子轨道的角度出发，详细探讨了氢分子离子（$ ext{H}_2^+$）和双原子分子（如 $ ext{H}_2$）的形成过程，引入了分子轨道理论（MO Theory）与价键理论（VB Theory）的对比分析。对于更复杂的分子，本书引入了群论在分子轨道分析中的应用，展示了如何利用分子对称性系统地构建和预测分子轨道图。 分子振动与转动部分，虽然不涉及复杂的光谱解释，但为后续的理论框架打下基础。我们使用谐振子模型描述分子内振动，并使用刚性转子模型描述分子整体的转动，重点关注这些运动模式的量子化能量和零点能的意义。 第三部分：热力学基础与第一定律 本部分完全转向宏观描述，建立经典热力学的基石。 热力学系统与过程首先定义了热力学系统的边界、状态函数、可逆与不可逆过程。我们详细介绍了理想气体和真实气体的状态方程，对比了范德华方程等修正模型如何更好地描述分子间相互作用。 热力学第一定律：能量守恒被严格地阐述。功、热、内能之间的关系被清晰界定。本书着重讲解了焓（$H$）的概念及其在定压过程中的应用。随后，深入探讨了热化学，包括赫斯定律、键能的计算，以及利用量热法确定反应焓变的实验方法。 理想气体的热力学过程部分，通过等温、绝热、等压、等容过程的详细分析，展示了如何运用第一定律计算和预测系统状态的改变。 第四部分：熵、第二定律与过程的自发性 热力学第二定律是理解自然界中过程方向性的核心。 热力学第二定律与熵部分，从克劳修斯不等式出发，严格推导了熵（$S$）作为状态函数的定义，并阐述了热力学第二定律的统计力学解释（玻尔兹曼关系）。我们详细比较了宏观热力学熵与统计力学微观状态数的联系。 热力学第三定律与绝对熵的确定性被讨论，包括其对化学平衡的意义。 自由能函数的引入是本部分的高潮。吉布斯自由能（$G$）和亥姆霍兹自由能（$A$）被定义为判断过程自发性的判据。我们推导了麦克斯韦关系式，并演示了如何利用这些关系式将难以测量的量（如体积对温度的偏导数）转化为可测量的量。 第五部分：相平衡与化学势 本部分将热力学原理应用于物质的相变和多组分系统的平衡。 相律与单组分系统首先介绍了相平衡的吉布斯相律，并将其应用于水、二氧化碳等单组分物质的相图分析，详细解释了三相点、临界点等重要特征。 化学势与多组分系统：化学势 ($mu$) 被引入作为衡量物质在混合物中变化的驱动力。我们详细推导了化学势在理想混合物和真实溶液中的表现形式，特别是稀溶液中的依度定理（如拉乌尔定律和亨利定律的偏离）。 相平衡的深入分析讨论了液-液平衡（如分配系数）、固-液平衡（凝固点下降），以及溶液的依度性质（如沸点升高和渗透压）。这些分析紧密结合了化学势相等的条件。 第六部分：化学平衡与反应速率 本书的最后一部分将热力学与动力学相结合，探讨化学反应的方向和速率。 化学平衡的统计力学描述：我们使用化学势的平衡条件 ($Delta G = 0$)，推导出著名的化学平衡常数 $K$ 与标准反应吉布斯自由能变 ($Delta G^circ$) 的关系 ($Delta G^circ = -RT ln K$)。 反应的平衡移动部分，重点讨论了温度和压力对平衡常数的影响（范特霍夫方程），以及勒夏特列原理的严格数学基础。 化学反应动力学导论：本章引入了反应速率的概念、速率定律、反应级数和反应分子数。我们详细阐述了碰撞理论和过渡态理论（Transition State Theory, TST）。过渡态理论，特别是使用统计力学术语（配分函数）来计算活化能和速率常数的理论框架，被深入剖析。我们还讨论了反应速率常数对温度的依赖性——阿累尼乌斯关系式的微观根源。 全书穿插了大量的计算题、概念辨析题以及延伸阅读材料，旨在培养读者利用物理化学原理解决实际问题的能力。本书适合作为本科高年级和研究生阶段物理化学课程的主教材。

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**书评二：** 《Symmetry and Spectroscopy》这本书，它给我的感觉更像是一场思维的盛宴。我一直觉得，科学的魅力在于其内在的统一性和普适性，而这本书恰恰淋漓尽致地展现了这一点。它不是简单地罗列公式和实验数据，而是试图构建一种思维框架，让我们能够从更根本的层面去理解物质的性质。对称性，这个在日常生活中似乎无关紧要的概念，在书中被赋予了前所未有的重要地位。作者以一种极其严谨但又充满启发性的方式，将我们带入到分子对称性的世界，从点群的定义到不可约表示的计算，每一步都逻辑清晰，层层递进。最让我惊叹的是，作者如何将这些抽象的数学工具，与可见光、红外、拉曼等各种光谱技术相结合，揭示出它们之间的深刻联系。读到关于分子振动与群表示对应关系的章节时，我仿佛看到了一个隐藏在光谱数据背后的“分子语言”，而对称性就是解读这种语言的“词典”。书中的案例分析也极为出色，例如对一些复杂有机分子的光谱预测，如果没有对称性的指引，那将是一项多么艰巨的任务！它教会我如何“看懂”光谱，而不仅仅是“记住”光谱。这本书的深度和广度都令人印象深刻，它不仅适合正在学习相关课程的学生，对于有一定基础想要深入理解光谱学原理的研究者来说，也是一本不可多得的宝藏。

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**书评一：** 读了《Symmetry and Spectroscopy》，感觉自己像是进入了一个充满秩序和优雅的宇宙。这本书就像一位睿智的向导，带领我穿越了抽象的数学概念，来到了光谱学这个充满活力的领域。我一直对分子世界的奥秘感到好奇，但又觉得那些复杂的公式和理论遥不可及。直到接触到这本书，我才发现，原来对称性竟然是理解光谱如此重要的钥匙。作者巧妙地将群论的抽象概念与实际的光谱现象联系起来，让我不再是被动地记忆规则，而是能够理解规则背后的逻辑。举例来说，书中对水分子振动模式的分析，通过引入对称群，将原本繁杂的计算变得清晰明了，让我深刻体会到对称性如何预测哪些振动模式是活性的，哪些又是禁阻的。这种“豁然开朗”的感觉，对于一个初学者来说，是弥足珍贵的。而且，书中的插图和图表也做得非常精美，很多都是我之前从未见过的，它们不仅直观地展示了分子结构和对称元素，还生动地描绘了各种光谱信号。读这本书，感觉就像在欣赏一幅幅精密的科学画作，每一笔都充满了智慧。虽然这本书的篇幅不小，但阅读过程却丝毫不枯燥，反而充满了探索的乐趣。我特别喜欢书中关于选择定则的讲解，将群论的知识转化为判断光谱线强度的有力工具，这让我对如何解读和分析实际光谱数据有了更深入的理解。

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**书评三：** 拿到《Symmetry and Spectroscopy》这本书，我首先就被其厚重而又不失精致的封面所吸引。翻开书页，扑面而来的是一种严谨而又不失人文关怀的学术气息。我一直对光谱学在材料科学和化学分析中的应用非常感兴趣，但总是觉得缺少一个能够连接理论与实践的桥梁。这本书恰好填补了我的这一空白。它并非那种“填鸭式”的教材，而是鼓励读者主动思考，去探索对称性与光谱现象之间深层的逻辑关系。书中关于“对称操作”和“点群”的介绍，生动形象，即使是对数学概念不太敏感的我，也能大致理解其核心思想。作者并没有止步于理论的介绍，而是花了大量篇幅讲解如何利用这些对称性知识来预测和解释各种光谱特征。例如，在分析红外光谱时，如何利用对称性来判断振动模式的活动性，这对于我理解为什么某些分子在红外光谱中会表现出特定的吸收峰，提供了清晰的思路。书中的许多图示和例子，都极具启发性，它们帮助我把抽象的数学概念具象化，与真实的分子结构和光谱图联系起来。我特别喜欢其中关于“简并”的概念，它让我理解到，在分子对称性的影响下，不同能量状态的简并如何影响到光谱的复杂程度。这本书的阅读体验是循序渐进的，每一步都建立在前一步的基础上，让我能够一步步建立起对光谱学的深刻认识。

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**书评五：** 当我翻开《Symmetry and Spectroscopy》这本书时，我预设它会是一本充满枯燥公式和抽象概念的书。然而，它的内容却远远超出了我的想象。这本书将“对称性”这一贯穿于自然界的普遍原理，巧妙地应用于分析和理解“光谱学”，为我打开了一个全新的世界。作者用一种引人入胜的方式，将抽象的数学语言转化为直观的物理图像。例如，在讲解分子对称性时，书中配有大量的分子模型和对称操作的示意图，使得那些原本抽象的点群概念变得易于理解。最让我惊叹的是，作者如何利用对称性来预测和解释各种光谱现象，比如，如何判断一个分子的红外光谱或拉曼光谱是否会显示某个特定的吸收或散射峰。这种“预测能力”正是本书最大的价值所在。书中关于“选择定则”的推导，更是将对称性与光谱线的强度联系起来，让我理解了为什么有些跃迁是强烈的，而有些则是禁阻的。此外，书中还涵盖了对电子光谱和核磁共振谱的对称性分析，展现了对称性在不同光谱技术中的普适性。阅读这本书的过程，就像是在解开一个关于物质世界运行规律的谜题，每一步的探索都充满了发现的喜悦。它不仅教会了我如何“看懂”光谱，更教会了我如何从根本上“理解”光谱。对于任何对物质本质和光谱学有浓厚兴趣的读者来说，这本书都是一本不可或缺的宝藏。

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**书评四：** 《Symmetry and Spectroscopy》这本书，给我一种“拨云见日”的感觉。我之前学习光谱学时，常常被各种繁琐的规则和公式弄得头晕脑胀，总觉得这些知识离实际应用有些遥远。而这本书，用一种全新的视角，将对称性这一基础概念贯穿始终，让我看到了理解光谱学的另一条路径。作者以一种非常系统和深入的方式，讲解了如何运用群论的语言来描述分子的对称性，并以此为基础，推导出各种光谱的性质。我印象最深刻的是书中关于“群表示”的章节，它将抽象的群论与分子的对称操作巧妙地联系起来，为理解分子振动、电子跃迁等提供了强大的理论工具。通过理解不可约表示，我能够更清晰地知道哪些振动模式是光学活性的，以及它们的极化方向，这对于拉曼光谱和红外光谱的分析至关重要。而且，书中还引入了关于电子光谱和核磁共振谱的对称性分析，这让我认识到对称性在更广阔的光谱学领域都具有普遍的指导意义。这本书的逻辑性非常强，从最基础的对称元素开始，逐步深入到群论的应用，再到各种光谱技术的解释，环环相扣，让人能够建立起一个完整的知识体系。对于那些想要深入理解光谱学原理，而不仅仅是掌握一些皮毛知识的读者来说，这本书绝对是一部值得反复研读的经典之作。

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