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绪论1

概述1

对称素与对称操作1

点群4

第一章 转动与转动光谱12

第一节 线形分子12

能级12

对称性13

统计权重和核自旋与统计法的影响14

转动能级的热分布16

红外转动光谱17

转动喇曼光谱18

第二节 对称陀螺分子20

经典运动(矢量图)21

能级21

对称性与统计权重24

转动能级的热分布26

红外光谱27

转动喇曼光谱31

第三节 球陀螺分子34

统计权重与对称性35

能级35

经典运动35

转动能级的热分布37

红外光谱38

转动喇曼光谱38

第四节 不对称陀螺分子39

经典运动39

能级40

非刚性的影响46

对称性与统计权重47

红外转动光谱51

喇曼光谱55

第二章 振动、振动能级与振动本征函数56

第一节 简正振动的性质，经典理论56

振动自由度56

悬挂在弹性棒上的物体的振动57

分子模型中的各个原子核的振动57

振动的数学描述60

简正坐标，简正振动的正交性62

势能与动能65

简并振动，简正振动的定义的推广67

概述68

第二节 振动能级与振动本征函数68

能级69

本征函数71

简并振动72

第三节 简正振动与振动本征函数的对称性74

(1)对称操作对非简并的简正振动的影响75

(2)对称操作对简并的简正振动的影响75

两个简单的例子75

平面的二度简并振动79

更普遍的二度简并振动84

三度简并振动89

复数简正坐标89

(3)对称操作对振动本征函数的影响91

只有非简并振动的分子91

具有简并振动的分子92

小结93

(4)简正振动与本征函数的对称型94

点群C1，C2，Cs与Ci94

点群C2v,C2k与D2=V95

点群Vk=D2h96

简并的对称型97

点群C3v与D398

点群C5v100

点群C3v100

点群C4v,D4与Did≡Vd101

点群C4v与D6103

点群D3d(≡S6v)与D4d(≡S8v)103

点群D3h与D3h105

点群D4k与D6h105

点群D∞h107

点群Cp108

点群S4与Sσ109

点群Td与O110

点群Cph110

点群Oh111

点群T111

(5)较高的振动能级的对称型112

非简并振动112

一个非简并振动与一个简并振动的二元组合113

一个简并振动的多次激发116

两个不同的简并振动的二元组合118

若干更普遍的情形119

等效原子核组120

(1)属于给定对称型的简正振动的数目120

第四节 简正振动模式的确定120

非简并振动121

简并振动124

用直角坐标的解法129

用 内 坐标的解法131

用对称性坐标的解法134

应用于非线形分子XY2136

应用于对称的平面分子S2Y4138

应用于线形对称分子XY2141

应用于稜锥体分子XY3142

用力学模型的解法145

(3)有心力的假设146

概述146

应用于非线形的对称分子XY2147

应用于稜锥体XY3分子149

线形三原子分子与三原子以上的平面分子149

应用于四面体XY4分子152

(4)价力假设155

应用于非线形的对称分子XY2155

应用于线形XY2分子159

应用于线形XYZ分子159

应用于非线形XYZ分子161

应用于稜锥体XY3分子161

应用于平面XY3分子163

应用于平面XYZ2分子164

应用于线形对称X2Y2分子166

应用于四面体XY4分子167

应用于平面X2Y4分子(点群Vh)168

(5)更普遍的力场的假设172

XY2分子172

其他分子172

稜锥体XY3分子173

线形X2Y2分子174

四面体XY4分子175

平面的X2Y4分子(苏塞兰与邓尼松的方法)175

其他分子177

(6)不同分子的力常数的比较、特征键频率、伸长振动与弯曲振动、以及其他有关问题177

各种不同分子中力常数的不变性178

特征键(原子团)频率179

(1)非谐性对非简并振动的影响186

简单的势面186

第五节 振动的非谐性和振动的相互作用；简正振动这一概念的应用范围186

经典的非简谐运动188

能级190

(2)求久期方程通解的几种方法192

振动本征函数193

(2) 非谐性对(非偶然)简并振动的影响194

二度简并振动情形中普遍的能量公式195

应用于线形分子196

(3)偶然简并性，费密共振198

定性的讨论198

应用于某些非线形分子198

数学表达200

应用于CO2分子和其他类似情形201

应用于H2O分子203

li简并性的分裂203

(4)有几个势能极小值的情形204

概述204

NH3与类似分子中的反演双重分裂205

光学异构体208

扭转振动209

第六节 同位素效应211

引言211

三原子分子212

泰勒尔-莱德利希乘积定则215

把一个点群的对称型分解为对称性较低的另一点群的对称型219

应用于XY4分子的被不对称代替的各种同位素分子221

第三章 振动红外光谱与喇曼光谱223

第一节 经典理论223

(1)红外振动光谱223

激活的与不激活的基频振动223

泛频与组合频率振动224

(2)振动喇曼光谱225

基频的初步研究225

数学描述：极化率椭球226

泛频与组合频率振动229

瑞利散射与喇曼散射的偏振230

第二节 量子力学理论232

(1) 基频的初步研究233

(2)严格的振动选择定则234

红外光谱234

喇曼光谱236

相互排斥定则239

反演双重分裂239

(3)基频的更细致的研究240

普遍定则240

若干例子241

选择定则的另一导出方法；强度242

(4)泛频与组合频率谱带244

概述244

泛频谱带245

和频谱带247

费密共振的影响248

差频谱带248

(5)喇曼线的偏振251

第三节 个别分子253

二氧化碳，CO2254

(1)三原子分子254

二硫化碳，CS2258

一氧化二氮，N2O259

氰化氢，HCN261

水，H2O262

重水，HDO与D2O264

硫化氢，H1S，HDS，D2S264

二氧化氮，NO2265

二氧化硫，SO2266

臭氧，O3268

其他三原子分子268

乙炔，C2H2269

(2)四原子分子269

重乙炔，C2HD与D2D2271

氰，C2N2274

氨，NH3与ND3276

三卤化硫、三卤化砷、三卤化锑与三卤化铋277

三氟化硼，BF3279

磷，P4280

甲醛，H2CO与D2CO281

过氧化氢，H2O2282

其他四原子分子283

二氧化三碳，C3O2285

(3)五原子分子285

甲烷，CH4与CD4288

CH3D3 CH2D3，CHD3291

四氯化碳，CCL291

甲基氯，CH3CL293

CH3F、CH3Br、CH3l、CD3Cl、CD3Br296

氯仿，CHCl3296

二氯甲烷，CH3Cl2299

CHCl2Br与CHClBr2301

甲酸，HCOOH与HCOOD302

联乙炔，HC≡C-C≡CH304

其他五原子分子304

(4)六原子分子304

乙烯，C2H4与C2D4306

四氯乙烯，C2Cl4309

顺式与反式C2H2Cl2310

CH3CN与CH3NC313

甲醇，CH3OH与CH3OD315

其他六原子分子317

(5)七原子分子317

六氟化硫，SF6317

甲基乙炔，CH3-C≡CH318

丙二烯，CH2=C=CH2320

乙烯化氧，C2H4O321

其他七原子分子323

(6)八原子分子323

乙烷，C2H6与C2D6323

C2H4Cl2，C2H2Cl4和转动异构问题327

其他八原子分子331

(7)九原子分子333

环丙烷，C3H6333

二甲醚，(CH3)2O333

二甲基乙炔，CH3-C≡C-CH3336

(8)十原子分子336

丙烯，CH3-CH=CH2336

其他九原子分子336

偶氮甲烷，(CH3)2N2339

其他十原子分子341

(9)十一原子分子341

丙烷，CH3-CH2-CH3341

其他十一原子分子344

(10)十二原子分子344

苯，C6H6与C6D6344

(11)结束语350

其他十二原子分子350

第四章 转运与振动的相互作用，转动-振动光谱351

第一节 线形分子351

(1)能级351

初等理论351

转动能级的对称性352

转动常数a1的更详细的理论；科里奥利相互作用353

l型双重分裂357

微扰358

红外谱带的三种类型360

(2)红外光谱360

选择定则360

Σ-Σ谱带［属于类型(1)］361

Ⅱ-Σ谱带［属于类型(2)］364

Ⅱ-Ⅱ谱带［属于类型(3)］368

并合差，转动常数的计算369

几个例子370

核间距的确定：同位素效应374

选择定则377

喇曼谱带的类型377

(3)喇曼光谱377

观察到的喇曼谱带378

第二节 对称陀螺分子378

(1)能级378

非简并的振动态378

简并的振动态379

转动能级的对称性384

反演双重分裂389

微扰391

(2)红外光谱391

选择定则391

非简并振动能级之间的跃迁：平行谱带393

转动光谱与反演光谱393

非简并振动能级之间的跃迁：垂直谱带与混合谱带399

非简并振动能级之间并振动能级之间的跃迁：垂直谱带403

两个简并振动能级之间的跃迁407

对称陀螺分子的红外谱带的分析及其转动惯量与核间距408

(3)喇曼光谱415

选择定则415

完全对称的喇曼谱带416

非完全对称的非简并的喇曼谱带417

简并的喇曼谱带417

未能分辨的喇曼谱带419

第三节 球陀螺分子420

(1)能级420

非简并的振动态420

简并的振动态420

转动能级的对称性422

反演双重分裂424

转动能级的科里奥利分裂425

(2)红外光谱426

选择定则426

F2-A1跃迁427

A1-A1跃迁431

选择定则431

禁戒的振动跃迁431

(3)喇曼光谱431

E-A1跃迁432

F2-A1跃迁432

第四节 不对称陀螺分子433

(1)能级433

未受扰的能级433

对称性435

微扰439

选择定则441

(2)红外光谱441

A型谱带442

B型谱带448

C型谱带452

结构未能分辨的红外谱带454

不对称陀螺分子的红外谱带的分析455

几个例子，转动惯量与核间距458

(3)喇曼光谱460

选择定则460

未能分辨的喇曼谱带461

自由转动462

(1)能级462

第五节 具有自由内转动或受碍内转动的分子462

受碍转动465

(2)红外光谱467

对称分子467

稍微不对称的分子，CH3OH468

(3)喇曼光谱470

第五章 若干应用471

第一节 热力学物理量的计算471

配分函数(态和)471

振动配分函数473

转动配分函数474

具有内转动的分子的配分函数479

焓与热容量481

熵与自由能488

化学平衡495

第二节 液态与固态的本性：分子间力499

液体与固体中的分子转动499

液体与固体中的分子振动502

附录 物理常数与换算因子506

参考文献507