Rotational Spectroscopy of Diatomic Molecules pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Brown, John M./ Carrington, Alan

出品人:

页数:1046

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出版时间:

价格:180

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isbn号码:9780521810098

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图书标签:

• 光谱学
• 旋转光谱
• 双原子分子
• 分子物理
• 量子力学
• 分子结构
• 振动光谱
• 红外光谱
• 微波光谱
• 化学物理

好的，这是一份关于 《Rotational Spectroscopy of Diatomic Molecules》 之外的其他图书的详细简介，旨在提供丰富、深入的内容，且不涉及原书的主题。 --- 《量子化学基础：从薛定谔方程到分子轨道理论》 图书简介 《量子化学基础：从薛定谔方程到分子轨道理论》 是一部全面、深入的教材，旨在为化学、物理学以及材料科学领域的研究生和高级本科生提供坚实的量子化学理论框架。本书的重点在于系统地梳理和阐释描述原子和分子行为的数学工具和物理原理，特别是如何从最基本的量子力学原理出发，构建起现代化学计算的理论基石。 本书摒弃了仅仅停留在现象描述的层面，而是致力于揭示物质微观结构背后的数学结构和物理图像。全书结构严谨，逻辑清晰，内容涵盖了量子力学的核心概念、近似方法以及在分子体系中的具体应用。 第一部分：量子力学的基本原理 本部分是全书的理论基础，详细介绍了描述微观世界的数学框架。 第一章：量子力学的公理与基本概念 本章首先回顾经典物理学的局限性，引出普朗克假设和光电效应等实验证据。随后，系统阐述量子力学的五大基本公设，包括态的描述（波函数与态矢量）、可观测量（算符）、测量的随机性、时间的演化（薛定谔方程）以及叠加原理。重点讨论了动量、能量和角动量等重要算符的性质，特别是它们的对易关系如何决定了不确定性原理的本质。 第二章：一维和三维的薛定谔方程 本章通过经典的“玩具”模型来深化对薛定谔方程的理解。从无限深势阱开始，导出了定态薛定谔方程。随后，深入探讨了有限势阱和阶梯势阱中的量子效应，如隧穿现象。在三维空间中，本书着重分析了自由粒子和氢原子问题。对于氢原子，详细推导了其角向和径向薛定谔方程，并精确求解了能级和波函数，为理解原子结构奠定了基础。 第三章：角动量理论与自旋 角动量在量子力学中扮演着核心角色。本章详细介绍了轨道角动量算符 $mathbf{L}$ 的代数结构，特别是其本征值和本征函数（球面谐波函数 $Y_{l}^{m}( heta, phi)$）。随后，引入了电子的内禀属性——自旋角动量 $mathbf{S}$，并讨论了泡利不相容原理及其对多电子原子结构的影响。章末，探讨了总角动量 $mathbf{J} = mathbf{L} + mathbf{S}$ 的耦合理论，包括Clebsch-Gordan系数的物理意义。 第二部分：从原子到分子：近似方法与组态描述 在精确求解薛定谔方程对于多电子体系变得不可能时，引入精确的近似方法至关重要。本部分聚焦于如何处理复杂体系。 第四章：变分原理与微扰理论 变分原理是量子化学计算中最常用且最核心的工具之一。本章详细阐述了变分定理的数学推导及其在估计基态能量中的应用。随后，深入讨论了时间无关微扰理论，包括对简并和非简并情况的处理。微扰理论的应用案例包括弱电场（Stark效应）和弱磁场（Zeeman效应）对能级的修正。 第五章：多电子体系的波函数与对称性 在原子或分子中，电子之间的相互作用使得问题复杂化。本章强调了粒子统计特性（费米子和玻色子）对波函数对称性的要求。重点讨论了阶梯算符方法（升降算符）在处理对称性时的威力，并引入了行列式表示法（Slater行列式）来构造满足泡利原理的波函数。 第六章：Hartree-Fock（哈特里-福克）方法 Hartree-Fock (HF) 方法是现代量子化学计算的基石。本章系统地推导了HF方程，解释了其平均场近似的物理含义——即每个电子在其他所有电子的平均场中运动。详细讲解了Fock算符的构造、自洽场（SCF）迭代过程的收敛性分析，以及如何利用轨道对称性来简化计算。本章还讨论了HF方法的局限性，特别是其对电子关联的忽略。 第三部分：分子轨道理论与电子关联 分子才是化学反应的主角。本部分将理论框架扩展到分子体系，并引入了处理电子关联的关键方法。 第七章：分子轨道理论与基函数选择 本章将HF方法应用于分子体系，引入了分子轨道（MO）的概念。重点阐述了LCAO（线性组合分子轨道）近似，并详细讨论了如何选择合适的原子轨道基函数集合（如高斯型轨道GTO和斯莱特型轨道STO）。探讨了基组的完备性、冗余性以及超限基组（diffuse functions）对描述分子激发态和弱相互作用的重要性。 第八章：电子关联的引入：后HF方法 HF方法无法描述电子之间的瞬时相关运动（电子关联能）。本章系统介绍了超越HF的方法，以更精确地描述分子性质。 1. 组态相互作用 (CI)： 详细介绍了有限级CI（CISD）的原理和实践，阐述了如何通过激发态组态的线性组合来改进波函数。 2. 微扰论方法 (MPn)： 重点讨论了Møller-Plesset微扰理论（MP2、MP3、MP4），特别是MP2在捕捉大部分电子关联能方面的效率和优势。 3. 耦合簇（CC）理论： 将CC理论视为高阶近似的理想选择，解释了其指数算符的结构，以及CCSD和CCSD(T)在计算高精度基态能量中的统治地位。 第九章：密度泛函理论（DFT）基础 密度泛函理论（DFT）是当前计算化学中最流行的范式之一。本章从 Hohenberg-Kohn 定理出发，严格推导出 Kohn-Sham (KS) 方程。核心内容集中在 Kohn-Sham 泛函的构建，详细分析了LDA、GGA（如 B88, PBE）以及混合泛函（如 B3LYP）的物理基础和应用范围。本章也探讨了DFT在处理键合、反应能和非金属体系中的优势与挑战。 结语：计算化学的应用展望 全书最后一部分展望了这些理论如何应用于实际的化学问题，包括分子几何优化、振动频率计算（利用二阶导数）、反应能垒的确定，以及对激发态和电子转移过程的模拟。本书旨在培养读者不仅能使用现有的计算软件，更能理解其背后的理论假设和精度限制的能力。 ---

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这本书的排版和装帧设计，可以说是我在众多物理学专业书籍中见过的最为精良的一批了。硬壳精装，纸张厚实，拿在手里有一种沉甸甸的质感，这对于需要经常翻阅和做笔记的读者来说，无疑是一种极大的加分项。尤其是色彩的运用，虽然整体风格偏向学术的严肃性，但在图表的绘制和关键公式的突出显示上，采用了恰到好处的对比度，使得复杂的量子力学符号和实验数据图表都能清晰地映入眼帘，不会产生视觉疲劳。装帧上，书脊的处理非常牢固，即使是多次打开到同一个夹页，书页和装订处依然纹丝不动，这显示了出版方在工艺上的用心。此外，索引部分的编排逻辑性极强，无论是按主题、按作者还是按实验技术分类，都能迅速定位到所需内容，这对于需要快速查阅特定知识点的研究人员来说，效率提升是显而易见的。整体而言，这本实体书的物理体验，已经超越了一般的教科书范畴，更像是一件值得收藏的工具书，让人在阅读的过程中感受到一种对知识的尊重和仪式感。

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这本书在数学工具的应用上，展现了一种极为严谨和务实的态度。作者深知，理论物理的语言就是数学，因此，在推导过程中，所有的中间步骤几乎都清晰可见，没有任何关键的数学飞跃被略去。对于那些习惯于在晦涩的教科书中找到“此处略去五行”的读者来说，这本书无疑是一股清流。作者不仅展示了如何使用拉格朗日算符或哈密顿量来描述分子系统的演化，还非常细致地解释了在实际谱线分析中，如何将这些抽象的数学表达转化为可操作的傅里叶变换或矩阵对角化程序。更令人印象深刻的是，书中对近似方法的讨论极为审慎，每当引入一个近似（比如刚性转子近似），作者都会明确指出其物理限制和适用的条件范围，并定量地评估了这种近似可能带来的误差，这对于从事精密测量的读者来说，是极其宝贵的第一手参考信息。

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这本书的真正价值，体现在它所提供的不仅仅是知识的集合，更是一种解决问题的思维框架。许多专业书籍往往侧重于“是什么”，而这本书则更多地探讨了“为什么会这样”以及“如何去验证”。例如，在介绍塞曼效应的理论模型时，作者并没有止步于给出能级分裂的公式，而是花了大量的篇幅去探讨如何设计一个实验装置来精确测量这种分裂，并讨论了磁场均匀度和温度波动对观测结果的实际影响。这种将理论工具与实验设计紧密耦合的写作风格，使得这本书具有极强的应用指导性。它仿佛在对读者说：你不仅需要知道理论的推导，更需要知道如何将这些推导应用到真实的研究课题中去解决实际难题。对于致力于将理论转化为实验成果的科研人员而言，这本书无疑是一份不可多得的“实战手册”。

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从内容组织结构的角度来看，这本书的逻辑脉络设置得非常清晰，仿佛为读者设计了一条完整的学习路径图。它没有采用常见的按学科分支堆砌章节的方式，而是围绕“信息获取”这一核心目标展开布局。例如，前几章集中火力讨论如何通过光谱信号获取分子结构的基本参数（如键长、键角），而后续章节则专注于更精细的参数，比如同位素效应、超精细结构以及磁性耦合等对高分辨率实验至关重要的信息。这种结构上的设计，使得读者可以根据自己的研究需求，灵活地选择性阅读。更妙的是，在讨论高级主题时，作者总会适时地回顾前文的基础知识点，确保读者不会因为知识点的跳跃而感到迷茫。这种环形结构的回顾与深化，保证了知识体系的扎实和连贯性，对于自学者而言，简直是一份量身定制的学习蓝图，每读完一个主要部分，都会有“豁然开朗”的感觉。

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深入阅读后，我发现作者在理论阐述的深度和广度之间找到了一个近乎完美的平衡点。他并没有满足于仅仅罗列已有的理论模型，而是花费了大量的篇幅去追溯这些模型的历史演变和背后的物理直觉。例如，在讲解分子振动能级模型时，作者没有直接跳到复杂的非谐振子模型，而是先用清晰的语言铺垫了理想简谐振子的局限性，然后循序渐进地引入了更高阶的修正项，这种“带着读者走”的叙事方式，极大地降低了初学者对抽象物理概念的畏惧感。特别值得称赞的是，作者在引入实验观测数据时，总是能够巧妙地将理论预测与实际光谱图并列展示，让读者在阅读理论推导的同时，就能直观地理解这些数学结构在现实世界中的物理对应。这种紧密的理论与实践的结合，使得阅读过程充满了发现的乐趣，而不是枯燥的公式堆砌。对于希望全面掌握该领域核心概念的研究生来说，这本书提供了远超入门级别的深度。

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