1简介 1
1.1 科学技术中的光化学和光物理 1
1.2 发展历史 1
1.3 化学和物理的一个新维度 2
1.4 光的本质 4
1.5 光的吸收 6
1.6 量子产率、效率、激发态反应性 6
参考文献 8
2基本分子轨道理论 10
2.1 引言 10
2.2 氢原子 10
2.3 多电子原子 12
2.4 从原子到分子 15
2.5 同核双原子分子的电子构型 18
2.6 异核双原子分子的电子构型 21
2.7 简单多原子分子和群论基础 22
2.7.1 群论 22
2.7.2 水 25
2.7.3 氨 27
2.8 典型的有机分子 28
2.8.1 甲烷 28
2.8.2 乙烯 30
2.8.3 苯 31
2.8.4 甲醛 33
2.9 过渡金属配合物 35
2.9.1 基本概念 35
2.9.2 典型的金属配合物 41
参考文献 44
3光吸收和激发态失活 46
3.1 光吸收 46
3.1.1 选择规则 48
3.1.2 对称选择规则 48
3.1.3 旋转选择规则 49
3.1.4 富兰克-康顿（Franck-Condon）原理 50
3.1.5 光化学反应的势能面的形象化 51
3.2 雅布隆斯基图 53
3.3 激发态失活 55
3.3.1 振动弛豫 55
3.3.2 非辐射失活 56
3.3.3 辐射失活 58
3.3.4 辐射寿命 59
3.4 化学反应 60
3.5 动力学方面 60
3.6 溶剂和温度的影响 61
3.6.1 溶致变色位移 61
3.6.2 能级态的交叉 64
3.6.3 温度对激发态寿命的影响 65
3.6.4 热激活的延迟荧光 65
3.7 特定分子 66
3.7.1 氧 66
3.7.2 萘 68
3.7.3 二苯甲酮 70
3.7.4 锌（Ⅱ）四苯基卟啉 72
3.7.5 [Cr（en）3]3＋ 74
3.7.6 [Co（NH3）6]3＋ 76
3.7.7 [Ru（bpy）3]2＋ 77
3.8 半导体 79
参考文献 82
4激发态：物理和化学性质 86
4.1 作为一种新分子的激发态 86
4.2 寿命 86
4.3 能量 86
4.4 几何结构 88
4.4.1 小分子 88
4.4.2 乙烯 89
4.4.3 乙炔 89
4.4.4 苯 91
4.4.5 甲醛 91
4.4.6 平面正方形金属配合物 92
4.5 偶极矩 93
4.6 电子转移 94
4.7 质子转移 96
4.8 激基缔合物和激基复合物 99
参考文献 101
5从分子体系到超分子体系 103
5.1 超分子（多组分）体系和大分子 103
5.2 混合价态化合物中的电子相互作用 105
5.3 在给体-受体复合物中的电子相互作用 106
5.4 激发态的电子刺激和电子相互作用 108
5.5 超分子体系中激基缔合物和激基复合物的形成 110
参考文献 112
6分子和超分子体系中的猝灭和敏化过程 114
6.1 引言 114
6.2 双分子猝灭 115
6.2.1 斯顿-伏尔莫（Stern-Volmer）公式 115
6.2.2 动力学情况 117
6.2.3 静态与动态猝灭 118
6.2.4 敏化过程 119
6.2.5 自旋情况 119
6.3 超分子体系中的猝灭和敏化过程 120
6.4 电子转移动力学 123
6.4.1 马库斯（Marcus）理论 123
6.4.2 量子力学理论 126
6.5 能量转移 129
6.5.1 库仑机理 130
6.5.2 交换机理 132
6.6 桥的作用 134
6.7 催化失活 135
参考文献 136
7分子有机光化学 139
7.1 引言 139
7.2 烯烃和相关化合物 139
7.2.1 基本概念 139
7.2.2 双键的光异构化 140
7.2.3 电环化过程 142
7.2.4 σ移位重排 143
7.2.5 二-π-甲烷反应 143
7.2.6 光致环加成反应 143
7.2.7 光诱导亲核、质子和电子加成 144
7.3 芳香族化合物 144
7.3.1 简介 144
7.3.2 光取代 147
7.3.3 光致重排 148
7.3.4 光致转换 148
7.3.5 光致环加成 149
7.4 羰基化合物 150
7.4.1 简介 150
7.4.2 光化学基本过程 151
7.5 其他有机化合物的光化学 152
7.5.1 含氮化合物 152
7.5.2 饱和的氧和硫的化合物 153
7.5.3 卤化物 154
参考文献 156
8金属配合物的光化学和光物理 158
8.1 金属配合物 158
8.2 光物理性能 158
8.3 光化学反应性 159
8.4 电化学与光化学的关系 160
8.4.1 钴（Ⅲ）配合物 160
8.4.2 铜（Ⅰ）配合物 161
8.4.3 钌（Ⅱ）多吡啶配合物 162
8.4.4 激发态氧化还原电势 164
8.5 发光的金属配合物 166
8.5.1 多吡啶金属配合物 166
8.5.2 环金属配合物 168
8.5.3 卟啉配合物 177
8.5.4 铬（Ⅲ）配合物 180
8.5.5 镧系配合物 182
8.6 光化学过程 185
8.6.1 光化学反应类型 185
参考文献 188
9双分子氧化还原过程中光能与化学能的相互转化 193
9.1 作为反应物的光 193
9.2 作为产物的光 194
9.3 光能向化学能的转化 194
9.4 化学发光 196
9.5 电化学发光 196
9.6 光吸收的敏化剂 198
9.7 光发射的敏化剂 200
参考文献 202
10光驱动的分子器件和机器 204
10.1 分子、自组织和共价合成设计 204
10.2 光输入和输出：读、写和擦除 205
10.3 信息处理的分子器件 205
10.3.1 光致变色系统用于分子记忆 205
10.3.2 分子逻辑门 207
10.4 基于能量转换的分子器件 213
10.4.1 导线 213
10.4.2 开关 214
10.4.3 插头/插座系统 214
10.4.4 捕光天线 215
10.5 基于电子转移的分子器件 216
10.5.1 导线 216
10.5.2 开关 219
10.5.3 延长电缆 221
10.6 光驱动型分子机器 223
10.6.1 概述 223
10.6.2 光的作用 223
10.6.3 基于光致顺反异构的旋转马达 223
10.6.4 线型运动：分子梭及相关体系 225
10.6.5 光控阀门、盒子及相关系统 227
参考文献 229
11自然光合成和人工光合成 234
11.1 太空船地球的能源 234
11.2 自然的光合成 236
11.2.1 光能的捕获：吸收和能量转换 237
11.2.2 光诱导电子转移引发电荷分离 237
11.2.3 光合成效率 240
11.3 人工光合成 241
11.3.1 人工天线 243
11.3.2 人工反应中心 244
11.3.3 人工天线和反应中心的结合 249
11.3.4 单光子电荷分离与多电子水裂解的结合 250
11.4 通过半导体光催化剂裂解水 251
参考文献 252
12实验技术 256
12.1 仪器设备 256
12.1.1 光源 256
12.1.2 单色器、滤光片和溶剂 262
12.1.3 比色皿和辐射设备 264
12.1.4 检测器 266
12.2 稳态吸收和发射光谱学 268
12.2.1 吸收光谱学 268
12.2.2 发射光谱 270
12.3 时间分辨的吸收和发射光谱 276
12.3.1 瞬态吸收光谱 276
12.3.2 发射寿命检测方法 279
12.4 基于偏振光的吸收和发射波谱检测 285
12.4.1 线性二向色性 285
12.4.2 荧光各向异性技术 286
12.5 反应量子产率测量法和显影测量法 287
12.5.1 反应量子产率 287
12.5.2 辐射光值测定 289
12.6 其他技术 292
12.6.1 光热方法 292
12.6.2 单分子光谱法 294
12.6.3 荧光相关光谱法 295
12.6.4 X射线技术 296
参考文献 297
13生物学相关过程的光调控 301
13.1 引言 301
13.2 视觉 301
13.2.1 基本原理 301
13.2.2 主要光化学反应 302
13.3 光、皮肤和防晒霜 303
13.4 生命系统中的光化学伤害 303
13.4.1 对DNA的光化学伤害 303
13.4.2 对蛋白质的光化学伤害 304
13.5 利用光的治疗方法 304
13.5.1 光线疗法 304
13.5.2 牛皮癣的光化学疗法 305
13.5.3 光动力疗法 306
13.5.4 光控释放 307
13.6 应用于环境保护的光催化 308
13.6.1 基本原理 308
13.6.2 太阳能消毒（SODIS） 309
13.6.3 光辅助的芬顿（Fenton）反应 309
13.6.4 多相光催化 309
13.7 DNA的光致裂解和电荷传递 310
13.7.1 核酸的光致裂解剂 310
13.7.2 DNA中光诱导的电子转移过程 311
13.8 荧光 311
13.9 生物发光 311
参考文献 312
14光化学与光物理的技术应用 316
14.1 引言 316
14.2 光致变色 316
14.3 荧光传感器 318
14.3.1 基本原理 318
14.3.2 信号放大 319
14.3.3 风洞研究 320
14.3.4 温度计 320
14.3.5 测试血样分析物 322
14.3.6 探测化学战剂 324
14.3.7 检测爆炸物 326
14.4 荧光增白剂 327
14.5 大气光化学 327
14.5.1 涉及氧气的自然过程 327
14.5.2 臭氧层空洞 328
14.6 太阳能电池 329
14.6.1 无机光伏（PV）电池 329
14.6.2 有机太阳能电池（OSC） 330
14.6.3 染料敏化太阳能电池（DSSC） 331
14.7 电致发光材料 332
14.7.1 发光二极管（LED） 332
14.7.2 有机发光二极管（OLED） 333
14.7.3 发光电化学电池（LEC） 334
14.8 聚合物与光 336
14.8.1 光聚合 336
14.8.2 光降解 336
14.8.3 商业聚合物的稳定性 336
14.8.4 光化学固化 337
14.8.5 其他光诱导过程 338
14.8.6 光刻 338
14.8.7 立体光刻技术 339
14.8.8 全息术 339
14.9 光化学合成 341
14.9.1 聚合物的光氯化 341
14.9.2 己内酰胺的合成 341
14.9.3 维生素的合成 341
14.9.4 香料 342
参考文献 342
15绿色（光）化学 347
15.1 定义、起源和目的 347
15.2 绿色化学合成中的光化学 348
15.3 光催化 349
15.3.1 多相光催化 350
15.3.2 均相光催化 350
15.4 合成中的光催化 350
15.4.1 烷烃 350
15.4.2 烯烃 351
15.4.3 炔烃 352
15.4.4 硫化物 352
15.5 光催化污染治理 353
15.6 绿色合成中太阳能的利用 353
参考文献 355
16研究前沿 359
16.1 引言 359
16.2 聚集诱导发光 359
16.3 通过晶体设计的纯有机磷光材料 360
16.4 二维聚合物的合成 362
16.5 光控的非对称分子线相对单向穿过分子环 363
16.6 由可见光通过能量转移驱动的分子马达 364
16.7 多功能化合物中的协同和干扰 366
16.8 单重态裂变 367
16.9 单色光致变色系统 370
16.10 具有可调控相转换的电子转移的光调控 371
16.11 染料敏化光电合成电池（DSPEC） 374
参考文献 376
索引 380