目錄 前言 第1章 緒論 1 參考文獻(xiàn) 2 第2章 電磁場(chǎng)與原子態(tài)的二次量子化理論 4 2.1 光子的能量、動(dòng)量和角動(dòng)量 4 2.1.1 光子的能量 4 2.1.2 光子的動(dòng)量 4 2.1.3 光子的角動(dòng)量 5 2.2 電磁場(chǎng)量子化和光子數(shù)態(tài) 5 2.2.1 電磁場(chǎng)的量子化 5 2.2.2 光子數(shù)算符和光子數(shù)態(tài) 8 2.3 原子哈密頓算符的二次量子化 10 2.3.1 原子態(tài)的產(chǎn)生算符與湮滅算符 10 2.3.2 旋轉(zhuǎn)波近似 12 2.3.3 原子躍遷算符 12 2.3.4 雙能級(jí)原子態(tài)算符的泡利矩陣表示 13 2.4 光吸收與光輻射理論 14 2.4.1 光吸收與受激輻射的半經(jīng)典理論 14 2.4.2 光吸收與光輻射的全量子力學(xué)理論 17 參考文獻(xiàn) 17 第3章 量子劉維爾方程與光學(xué)布洛赫方程 18 3.1 密度矩陣及其基本性質(zhì) 18 3.1.1 純態(tài)與混態(tài) 18 3.1.2 密度矩陣的定義與性質(zhì) 19 3.2 量子劉維爾方程 20 3.3 二能級(jí)系統(tǒng)的光學(xué)布洛赫方程 21 3.3.1 光學(xué)布洛赫方程 22 3.3.2 二能級(jí)系統(tǒng)光學(xué)布洛赫方程的求解 25 3.4 三能級(jí)系統(tǒng)的光學(xué)布洛赫方程 26 3.5 約化密度矩陣?yán)碚?29 3.5.1 約化密度矩陣滿足的時(shí)間演化方程 29 3.5.2 約化密度矩陣滿足的量子主方程 30 3.5.3 馬爾可夫近似 32 參考文獻(xiàn) 33 第4章 多光子激發(fā)與電離的量子力學(xué)微擾理論 35 4.1 量子力學(xué)微擾理論 35 4.2 原子與電磁場(chǎng)相互作用勢(shì) 38 4.3 原子吸收和輻射單光子的躍遷速率 38 4.3.1 吸收單光子的躍遷速率 38 4.3.2 輻射單光子的躍遷速率 40 4.4 原子吸收多光子的躍遷速率 41 4.4.1 吸收雙光子的躍遷速率 41 4.4.2 吸收三光子的躍遷速率 42 4.5 原子的多光子電離 44 參考文獻(xiàn) 45 第5章 含時(shí)量子波包理論及其計(jì)算方法 46 5.1 波包的基本概念 46 5.2 格點(diǎn)表象、有限基矢表象和快速傅里葉變換 48 5.2.1 格點(diǎn)表象和有限基矢表象 48 5.2.2 快速傅里葉變換 49 5.3 絕熱表象與玻恩-奧本海默近似 50 5.3.1 絕熱表象中原子核波函數(shù)滿足的本征值方程 50 5.3.2 玻恩-奧本海默近似 51 5.3.3 在外場(chǎng)中核波函數(shù)滿足的微分方程 52 5.4 初始波包及其計(jì)算方法 53 5.4.1 傅里葉網(wǎng)格哈密頓方法 53 5.4.2 離散變量表象方法 55 5.4.3 碰撞反應(yīng)與光締合反應(yīng)的初始波包 56 5.5 波包的時(shí)間演化 57 5.5.1 二階差分方法 58 5.5.2 二階分裂算符方法 58 5.5.3 切比雪夫多項(xiàng)式方法 59 5.6 含時(shí)量子波包方法的應(yīng)用 60 參考文獻(xiàn) 65 第6章 角動(dòng)量耦合與統(tǒng)計(jì)張量理論 68 6.1 角動(dòng)量算符及其基本性質(zhì) 68 6.1.1 軌道角動(dòng)量算符 68 6.1.2 電子自旋角動(dòng)量算符 70 6.1.3 角動(dòng)量算符的一般性質(zhì) 70 6.2 角動(dòng)量耦合理論 71 6.2.1 兩個(gè)角動(dòng)量耦合與3-j符號(hào) 71 6.2.2 三個(gè)角動(dòng)量耦合與6-j符號(hào) 75 6.2.3 四個(gè)角動(dòng)量耦合與9-j符號(hào) 77 6.2.4 3-j符號(hào)、6-j符號(hào)和9-j符號(hào)之間的關(guān)系 79 6.3 轉(zhuǎn)動(dòng)變換與D函數(shù) 81 6.3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)算符與D函數(shù)的性質(zhì) 81 6.3.2 對(duì)稱陀螺分子的波函數(shù) 84 6.4 球張量算符 86 6.4.1 球張量算符的定義 86 6.4.2 Wigner-Eckart定理 88 6.4.3 一階球張量的投影定理和兩個(gè)球張量的乘積 90 6.5 不可約張量算符 92 6.6 密度矩陣與態(tài)多極矩 94 6.7 分子基態(tài)和激發(fā)態(tài)多極矩 96 參考文獻(xiàn) 98 第7章 光與物質(zhì)相互作用的矢量性質(zhì) 100 7.1 探測(cè)分子定向與取向的碰撞誘導(dǎo)熒光方法 100 7.2 探測(cè)分子定向與取向的激光誘導(dǎo)熒光方法 104 7.3 利用超短脈沖激光控制分子定向與取向的理論描述 106 7.3.1 計(jì)算分子定向與取向參數(shù)的含時(shí)量子波包理論 106 7.3.2 計(jì)算分子定向與取向參數(shù)的密度矩陣?yán)碚?107 7.3.3 控制分子定向與取向的激光脈沖 108 7.3.4 控制分子定向與取向的例子 110 7.4 定向分子的光解離理論 113 7.4.1 分子的定向 113 7.4.2 定向分子的光解離與解離產(chǎn)物的角分布函數(shù) 114 7.5 定向分子的光電離與光電子角分布理論 115 7.5.1 分子的預(yù)定向 115 7.5.2 定向分子的多光子激發(fā)與電離 116 7.5.3 應(yīng)用舉例：LiH分子的定向、多光子激發(fā)與電離 117 7.6 光解離產(chǎn)物的角分布理論 121 7.7 (n+1)-REMPI光電子角分布理論 125 7.8 離子成像理論分析 127 參考文獻(xiàn) 131 第8章 超快光物理與光化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本理論 135 8.1 激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生與衰減 135 8.1.1 激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生 135 8.1.2 激發(fā)態(tài)的衰減 137 8.1.3 激發(fā)態(tài)產(chǎn)生與衰減過(guò)程躍遷圖 138 8.2 單分子光物理過(guò)程的速率方程 139 8.2.1 單分子光物理過(guò)程 139 8.2.2 簡(jiǎn)單的三能級(jí)速率方程 140 8.2.3 躍遷速率與量子效率 141 8.3 納秒量級(jí)的分子激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué) 142 8.3.1 光激發(fā)與輻射衰減過(guò)程 142 8.3.2 輻射與無(wú)輻射躍遷速率 143 8.3.3 含有猝滅反應(yīng)的快速動(dòng)力學(xué)過(guò)程 143 8.4 皮秒和飛秒量級(jí)的分子激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué) 144 8.4.1 皮秒和飛秒量級(jí)超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程 144 8.4.2 超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究方法 145 8.4.3 瞬態(tài)極化理論 145 8.5 飛秒時(shí)間分辨熒光虧蝕光譜 147 8.5.1 飛秒時(shí)間分辨熒光虧蝕光譜技術(shù)的基本原理 147 8.5.2 液相染料分子的超快振動(dòng)弛豫 148 8.5.3 葉綠素分子在乙酸乙酯和二乙醚溶劑中的超快內(nèi)轉(zhuǎn)換過(guò)程 150 參考文獻(xiàn) 153 第9章 利用激光控制化學(xué)反應(yīng)的基本理論 156 9.1 弱激光場(chǎng)相干控制的基本理論 157 9.2 單分子光解離反應(yīng)的雙光子控制方案 158 9.3 分子光解離反應(yīng)的單光子與三光子控制方案 159 9.4 原子與分子碰撞反應(yīng)的相干控制方案 160 9.5 強(qiáng)激光場(chǎng)相干控制化學(xué)反應(yīng)的基本理論 161 9.6 相干控制理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 163 參考文獻(xiàn) 166 附錄A 常用的3-j符號(hào)代數(shù)表達(dá)式 170 附錄B 常用的6-j符號(hào)代數(shù)表達(dá)式 172