含碳簇合物在天体物理学、宇宙化学、燃烧过程、分子电子学以及材料科学中处于重要地位,因此有关碳簇的实验和理论研究引起了人们广泛的关注。纯碳簇（C₄、C₅等）和取代碳簇(C₂S、C₈H、HC₁₁N等)广泛存在于星际介质中,它们在恒星、原始行星、小行星的形成过程以及生命的起源中都扮演着重要的角色。在烃燃烧的火焰中和其它能形成烟灰的体系中也有碳簇的存在。碳簇还是许多化学反应的中间体,某些碳簇还具有特别的电学性质。链状碳簇可分为两种,即类似累积烯结构和类似聚炔结构。由于它们具有极高的反应活性,因此在实验室中难以合成。计算化学不需要在实验室中合成或者提取出物质,就可以预测分子的各种性质,而且预测值和实验值通常符合得很好。作为计算化学的一个重要组成部分,量子化学可以做高精度的计算,对小分子体系的各种性质做出理论预测。激发态的研究对材料科学、发光科学以及星际介质化学都很重要,因此,本论文以量子化学为工具,研究碳链簇合物的电子光谱性质,为实验以及太空观测提供理论依据。本文采用的量子化学计算方法如下:体系基态的平衡几何构型是用密度泛函理论优化得到的,同时计算谐振动频率和红外强度,以确定所优化构型的稳定性。激发态的几何构型是用全活化空间自洽场的方法优化得到的。在所优化的几何构型下,用全活化空间二阶微扰理论（目前公认精度最高的计算方法之一）计算体系的垂直激发能。相应的振子强度是用基态与激发态之间的跃迁偶极矩来计算的。计算表明,理论预测值和可获得的实验值符合得很好。计算结果不仅对实验中获得的谱峰作出了指认归属,而且还预测了一系列新的谱峰,并且对一些实验室尚未合成的体系的电子光谱作了预测,具体内容如下:第一章:介绍含碳簇合物的研究背景和意义;概述了各种激发态的计算方法。第二章:采用密度泛函理论（DFT）等从头算方法对一系列H₂C_2nH⁺（n=2-6）分子进行了广泛的理论计算,获得了这些分子的几何结构、振动频率和电子光谱。基于计算结果得到了体系的激发态的能量及其与体系大小n的解析关系。第三章:在CASPT2的理论水平上,研究了HC_2nH⁺（n=2-7）碳链簇合物的激发态,获得了它们的垂直激发能和相应的振子强度。理论计算结果表明它们具有一系列相似的激发态,实验对相关簇合物的吸收峰所做的归属是可靠的,同时也进一步证明用CASPT2方法对这类体系的研究是合适的。第四章:使用DFT方法和cc-pVTZ基组优化得到了纯碳簇C₅的基态的五个异构体:l-C₅、r-C₅、t1-C₅、t2-C₅和b-C₅。获得了两个新的异构体三角形结构（t2-C₅）和弯形结构（b-C₅）;在CASPT2/cc-pVTZ水平上计算了这几个异构体的电子吸收光谱,获得了一系列激发态的垂直激发能。第五章:CASPT2和EOM-CCSD方法被用于NC₁₆N体系的激发态的研究,获得了它们的垂直激发能以及相应的振子强度。基于当前的计算结果和可利用的实验结果表明,CASPT2方法对于研究类似于NC₁₆N这样的大π共轭体系看来是比较合适的;EOM-CCSD方法则表现出了较大的误差。