金属卟啉分子和多环芳烃分子是目前单分子光学成像研究中最常用的两类分子,而对这两类分子的光学吸收性质进行研究是理解其光学成像行为的基本前提。但是,有关这两类分子的实验吸收光谱中所发现的一些新奇性质并没有得到十分完整与准确的分析与指认。针对这些问题,本论文选取了几类具有代表性的金属卟啉分子和多环芳烃分子为例,通过结合第一性原理计算和Franck-Condon以及Herzberg-Teller因子的计算,对其光学吸收性质进行了系统的研究,并对实验结果进行了分析与指认。本论文的主要工作包括以下两个部分:1.针对实验中所发现的镁卟啉、锌卟啉和钯卟啉三种金属卟啉分子的Q带吸收光谱谱型变化问题展开了理论研究。利用两种常用的杂化密度泛函B3LYP与CAM-B3LYP计算了这三种金属卟啉分子的Q带振动分辨光学吸收光谱,并将计算结果与实验结果进行了对比。通过对比发现,包含长程校正效应的CAM-B3LYP泛函可以很好的重复实验结果,而常用的B3LYP泛函给出的结果与实验结果存在较大的误差。在此基础上,我们对实验中观测到的三种卟啉分子由于卟啉腔中金属离子不同而导致的吸收光谱谱型的变化进行了分析,发现具有较重金属离子的卟啉分子中基态与第一激发态之间跃迁的振子强度较大,具有更强的由Franck-Condon项主导的0-0跃迁峰,从而导致了实验中观测到的低能区吸收峰从镁卟啉到锌卟啉及钯卟啉过程中所出现的强度增强效应。通过对三种分子几何与电子结构的分析我们发现,导致具有较重金属离子的卟啉分子具有较大振子强度的关键因素是卟啉腔尺寸的减小。具有较小尺寸卟啉腔的分子,具有更大的跃迁偶极矩,进而具有更强的振子强度。此外,我们还对三种金属卟啉分子Q带吸收光谱中的振动精细结构进行了细致的分析与指认。给出了三种分子中活性最强的振动模式。这一工作不仅帮助我们解释了此前没有得到解释的实验现象,同时确定了描述此类分子体系的有效理论方法,为此类体系的进一步研究奠定了基础。2.针对多环芳烃分子中分子长度所导致的吸收光谱能量移动以及谱型变化问题,选取了萘、蒽、并四苯和并五苯四种体系,利用包括B3LYP、CAM-B3LYP和B97XD在内的杂化泛函进行了振动分辨光学吸收光谱的计算研究。发现三种泛函所得到的结果十分类似,均很好的再现了实验光谱的振动精细结构。通过分析发现,四种分子长度变化所导致的吸收光谱的红移现象可以归结于较长分子中分子最低未占据轨道与最高占据轨道之间能量差的减小。两者之间能量差的降低导致了分子体系第一激发态能量的降低,从而减小了基态与第一激发态间的激发能,并引起了吸收光谱的红移。本工作为未来对此类体系的进一步研究,特别是其吸收光谱的指认,具有一定的参考价值。