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光谱探测技术已经广泛应用于现在的物理实验中,对于探测物质的微观结构和内在动力学过程具有重要的价值。普遍的光谱技术有核磁共振、一维红外光谱技术、二维红外光谱技术和二维飞秒光谱技术等等,相应的理论研究显得尤为重要,本文,就是立足两种光谱理论,进行了大量研究。第一章是绪论部分,主要简介了非线性光谱学的基础知识,其中首先介绍了非线性光谱学理论的产生,然后对非线性光学响应进行了说明,最后提出了关于分子聚合物的波动激子哈密顿量。这些为下一章的理论介绍提供了基础。第二章首先介绍了二维非线性光谱理论中的一种,高斯波动的累积量展开理论,这一理论包含了两种哈密顿量情况,一种是哈密顿量只有对角元有数值而非对角元都为零的情况。另一种是不但对角元有数值而且非对角元也有数值的情况。这两种情况能够解决不同的问题。接着,利用了累积量展开理论,对中药穿山甲进行了研究,由于中药穿山甲是混合物,所以我们将其中的有效药物基团假定为不同的简正模式,各个简正模式之间又存在着相互作用,然后将其一维实验光谱的信息提取出来,应用到建立的简正模式的哈密顿量中,随后将哈密顿量利用累积量展开进行计算,得到了中药穿山甲的光学响应表达式,并且通过计算机模拟,画出了中药穿山甲的二维非线性光谱图像,通过与清华大学孙素琴教授的实验光谱图像的比对,从中提取出了中药穿山甲的微观结构信息,包括穿山甲的能谱信息以及各简正模式的偶极分布。第三章主要介绍了另外一种非线性光谱理论,非线性激子方程理论。这一理论与累积量展开理论不同,它没有通过直接求解哈密顿量算符来解决问题,而是通过求解激子算符的方法来得到理想的结果,大大简化了计算量。紧接着理论介绍之后,我们首先利用非线性激子方程理论对中药冬虫夏草进行了研究。通过观察其一维光谱图,得到相应的哈密顿量中各个简正模式的能量,随后使用非线性激子方程理论进行计算,进而获得时域下的光学响应表达式,然后利用计算机傅里叶变换,得到了频域下的光学响应数据,利用画图软件,最终实现了五张二维光谱模拟图像,并对图像进行了详细的分析。最后,同样利用非线性激子方程理论,对中药陈皮进行了模拟研究,得到了两张二维光谱图和两张三维光谱图像。得到的中药陈皮的理论研究结果也较好的与实验光谱吻合,从而得到了关于中药陈皮的结构信息,为进一步对中药的研究提供了帮助。同时,也证明了非线性理论模拟可以被应用于不同能级的中药材的研究中,这为科学研究我国中药提供了一种崭新的思路。第四章是文章的展望与总结部分,总结了两种非线性光谱理论的应用成果。并展望了其在中药研究领域的价值。