近年来,界面研究在物理、化学、材料、生物等领域的研究中变得越来越重要。由于二阶非线性光学方法具有独特的界面灵敏性和界面选择性,二次谐波方法、和频光谱方法等二阶非线性光学方法在界面研究中的应用变得越来越广泛,已经成为获取界面分子层次认识的重要手段。手性界面的研究是界面科学中的一个重要分支。与圆二色谱、拉曼光学活性等线性光学方法相比,二阶非线性光学的手性测量方法有手性光谱响应大、灵敏度高等优势,是手性界面表征和分子层次信息分析的重要手段。本实验组近两年内发展了二次谐波线性偏振方法(Second Harmonic Generation - Linear Dichroism or SHG-LD)的偏振分析手段,可以用于获取界面二阶极化率之间的比例、相对相位、界面折射率等微观分析的关键信息,也可以用于精确测量界面的手性过剩量。本论文将二次谐波线性偏振方法用于探测不同成膜条件下DiA分子Langmuir膜,澄清了DiA分子Langmuir膜中手性响应的来源问题和磁偶极矩效应对非线性手性信号的贡献大小问题;将SHG-LD方法的测量和分析方法扩展至和频光谱方法的测量中,发展了和频光谱测量中的新手性检测和分析方法:双偏振角方法,并将它用于探测柠檬烯液体/空气界面的手性响应。本论文的主要内容为:第一章简要介绍了界面科学的发展和应用,二次非线性光学方法应用于界面研究的历史、现状和优势,用于界面手性表征的概况。总结了本论文研究工作的目的和意义。第二章介绍了非线性光学效应的基本原理,解释了和频光谱信号的基本公式和物理量,说明了进行和频光谱测量的实验方法和从微观分子超极化率获得宏观界面二阶极化率的计算方法,阐述了综合偏振选择定则、实验构型改变、零位偏振角方法等进行和频光谱数据分析获得界面分子层次信息的方法。第三章说明了二次谐波线性偏振方法对气液界面手性响应的测量方法、解释了二阶非线性光学中手性响应的来源和界面“真”“假”手性的区分办法。用不同成膜方式获得的膜压曲线和SHG-LD的偏振依赖曲线,说明了DiA分子Langmuir膜在压缩状态下的不稳定性和驰豫特性;阐述了手性Langmuir膜的形成机理和作用因素,对Langmuir膜中DiA分子的取向和表面富集程度做了定量化的表征,对Langmuir膜中的手性响应来源和磁偶极矩贡献大小这两个问题做了澄清。第四章用双偏振角方法的基本表达公式和数值模拟说明了双偏振角方法的优势,提出了从双偏振角方法实验数据中获取相对相位的解决方案;描述了双偏振角方法的实验可行性和校正方法;在R-柠檬烯与S-柠檬烯的气液界面验证了和频光谱双偏振角方法的实用性和精确度,并总结获得了一些双偏振角方法的经验和规律。第五章是结论和展望。