分子在界面上的取向、构相、组装结构，一直是化学、物理学、生物学以及材料科学所关心的重要而又难以准确确定的基本问题。对这些基本问题的精确表征认识，取决于界面表征技术和分析方法。光学二次谐波具有界面敏感性和选择性，已被证明为用于界面研究的独特技术。尽管光学二次谐波用于界面研究已有很大的应用和发展，但是仍然存在一些尚待解决的基本问题，其关键是准确的实验测量和分子取向的定量分析。　　 本论文发展了准确测量界面宏观有效超极化率张量元相对相位的偏振分析法；并通过处理界面二维微观局域场，建立了界面分子取向的自洽定量分析方法。解决了光学二次谐波用于界面研究中的准确测量和定量分析的问题。在此基础上，定量研究了液晶分子Langmuir单分子膜取向相变行为，以及分子结构中烷基链长、共轭苯环对界面取向相变和分子超极化率的影响，为Langmuir单分子膜取向相变、二维体系的相互作用以及设计功能膜材料提供了新的认识和基础数据。本论文主要进展为：　　 ·准确实验测量是界面研究的前提。本论文发展了准确测量界面宏观有效超极化率张量元相对相位的方法，并确定了远离共振体系的二次谐波强度偏振响应曲线的基本规律。这种简单而准确地确定界面宏观有效超极化率张量元相对相位的方法，为光学二次谐波用于界面研究提供了很大的方便。　　 ·分子取向定量分析是界面研究的基本问题。本论文建立了界面分子取向的自洽定量分析方法，解决了光学二次谐波用于界面分子取向研究，所难以处理的微观局域场效应和分子多个超极化率张量元贡献的问题。分子取向自洽定量分析法可确定界面层分子取向角、超极化率张量元之间的比值、主导微观局域场的基频和倍频极化率，进而确定界面层有效介电常数，为定量分析界面分子取向奠定了基础。　　 ·以液晶分子8CB(4-n-octyl-4’-cyanobiphenyl)在空气/纯水界面形成的Langmuir单分子膜为模型体系，系统地研究了Langmuir单分子膜取向相变。分子取向自洽定量分析结果肯定了二次谐波界面分子取向研究的灵敏性，确定了相变过程中分子取向角和分布宽度、界面单分子膜有效介电常数以及取向序参数的变化。这些定量结果，为膜材料的设计以及理论上研究二维相交、分子之间的相互作用提供了重要的数据。　　 ·以系列液晶分子5CB-9CB(homogenous alkyl-cyano-biphenyls)在空气/纯水界面形成的Langmuir单分子膜为模型体系，定量研究了憎水烷基链长对Langmuir单分子膜取向相变的影响。不同链长的CB Langmuir单分子膜呈现相似的相变过程。界面分子取向角随链长单调变化的行为，反映了界面分子之间以及界面分子与亚相体系之间的相互作用。　　 ·系统比较了液晶分子5CB(4-pentyl-4-cyanobiphenyl)和5CT(4-pentyl-4’-cyano-p-terphenyl)在空气/纯水界面形成Langmuir单分子膜的相变行为和非线性响应。定量分析结果，纠正了过去研究中5CT Langmuir单分子膜分子取向角偏大、以及超极化率张量元测量值偏小的问题。阐明了微观局域场效应对体系宏观非线性响应的影响，为设计高性能非线性材料和准确测量分子超极化率提供了理论指导。　　 本论文发展的准确实验测量和定量取向分析的方法，解决了光学二次谐波用于界面研究中存在的基本问题。以典型液晶分子为模型体系，系统地研究了Langmuir单分子膜的取向相变，并定量地研究了分子中憎水烷基链长和极性端共轭长度对Langmuir单分子膜取向相变的影响。为Langmuir单分子膜取向相变提供了新的认识，并为光学二次谐波定量研究二维体系的取向相变提供了基础性的范例。