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出版者:John Wiley & Sons

作者:J. Michael Hollas

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:2004-01-16

价格:USD 55.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780470844168

丛书系列:

图书标签:

• W
• N1/N2/O
• 英文原版
• 政治学
• 化学
• 分子光谱
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• Scientific Method
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《现代光谱学：理论与应用》 光谱学的奥秘：洞悉物质世界的窗口 《现代光谱学：理论与应用》是一部全面深入地探讨光谱学核心原理、方法及其广泛应用的书籍。光谱学作为一门研究物质与电磁辐射相互作用的学科，为我们理解原子、分子以及宏观物质的结构、性质和动态过程提供了无与伦比的视角。本书旨在为读者揭示光谱学的迷人世界，从基础理论到尖端应用，构建一个清晰而完整的知识体系。 理论基石：理解光谱的语言 本书的理论部分将从光谱学的基本概念出发，详细阐述电磁波谱的构成以及不同波段（如紫外-可见、红外、拉曼、核磁共振、质谱等）与物质相互作用的物理机制。我们将深入探讨量子力学在光谱学中的应用，解释能级跃迁、吸收、发射、散射等现象背后的原理。 原子光谱：重点介绍原子结构与原子光谱的对应关系，包括电子能级、原子发射光谱和原子吸收光谱的形成机制，以及它们在元素鉴定和定量分析中的作用。 分子光谱：深入剖析分子振动、转动以及电子跃迁的能量量子化，详细介绍红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见光谱等技术如何揭示分子的结构、官能团以及分子间作用力。 核磁共振（NMR）：作为一种强大的结构解析工具，NMR的原理、核自旋、化学位移、自旋-自旋偶合等关键概念将得到详尽阐述，并介绍其在有机化学、药物研发和材料科学中的广泛应用。 质谱（MS）：本书将涵盖质谱的各种离子化技术、质量分析器以及检测方法，解释其如何测定物质的分子量、同位素丰度以及碎片信息，为化合物鉴定和复杂混合物分析提供有力支持。 其他光谱技术：还将介绍荧光光谱、圆二色谱、X射线光谱等具有特定优势的技术，并讨论它们在生物化学、材料表征等领域的独特价值。 实践指南：掌握分析的利器 在理论框架的基础上，本书将聚焦于光谱学技术的实际操作和数据解析。我们将探讨不同光谱仪的工作原理、仪器参数的选择以及样品制备的要求，帮助读者掌握高效、准确地获取光谱数据的技巧。 仪器构造与操作：详细介绍常用光谱仪的组成部分，如光源、单色器、样品室、探测器等，并提供仪器操作和维护的实用建议。 数据采集与处理：涵盖光谱数据的采集过程，包括扫描方式、分辨率设置、信噪比优化等，并介绍数据预处理技术，如基线校正、平滑、归一化等，以提高数据质量。 谱图解析与归属：提供系统性的谱图解析方法，指导读者如何根据光谱特征（如峰位、峰强、峰形、多重性等）推断物质结构、官能团和化学环境。 定量分析方法：深入讲解朗伯-比尔定律的应用，以及如何利用标准曲线、内标法、外标法等技术进行定量分析，实现对物质浓度的精确测定。 多技术联用：强调不同光谱技术之间互补性的重要性，展示如何通过联用多种光谱方法（如GC-MS, LC-NMR, FTIR-Raman等）来解决更复杂的分析挑战。 应用领域：解锁科学与技术的无限可能 《现代光谱学：理论与应用》将光谱学强大的分析能力延伸至各个学科和工业领域，展示其作为现代科学研究和技术创新的关键驱动力。 化学分析：从基础化学研究到工业质量控制，光谱学在物质成分鉴定、纯度检测、反应进程监控等方面发挥着不可替代的作用。 材料科学：本书将阐述光谱学如何表征高分子材料、纳米材料、半导体材料等的结构、电子特性、缺陷以及表面性质，助力新材料的设计与开发。 生命科学与医学：从蛋白质结构解析、药物分子鉴定，到疾病诊断和生物医学成像，光谱学在理解生命过程和提升医疗水平方面展现出巨大的潜力。 环境监测：介绍光谱学如何用于水质、空气质量的监测，以及痕量污染物的检测，为环境保护提供科学依据。 食品与农业：在食品成分分析、质量安全评估、农产品质量控制等方面，光谱学提供了快速、无损的检测手段。 地质与天文学：本书还将触及光谱学在岩石矿物分析、遥感探测以及宇宙物质成分研究中的应用，拓展人类对地球和宇宙的认知。 《现代光谱学：理论与应用》不仅是一本教科书，更是一本实用工具书，适合化学、物理、生物、材料科学、环境科学以及相关工程领域的学生、研究人员和从业者。通过本书的学习，读者将能够深刻理解光谱学的本质，掌握各种光谱分析技术，并将其应用于解决实际科学和工程问题，从而推动各自领域的进步与发展。

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这本书的价值在于它提供了一个高度集成化的知识体系，它不仅仅是各种光谱技术的堆砌，更是一种对科学研究方法论的深刻体现。在探索光学显微技术与光谱学结合的章节，我看到了将空间分辨率和化学敏感性相结合的强大能力。书中详细介绍了共聚焦显微镜的工作原理，以及如何通过选择性激发和探测来实现对细胞内部特定区域的成像。而当它与各种光谱技术相结合时，如共聚焦拉曼显微镜、共聚焦荧光显微镜，我们就能在纳米尺度上解析生物分子的分布、相互作用以及环境变化。书中对于荧光共振能量转移（FRET）的详细阐述，以及如何利用FRET来探测蛋白质之间的距离和相互作用，在我看来是生物化学研究中的一项革命。此外，书中还介绍了超分辨显微技术，如STED（受激发射损耗）和PALM/STORM（光激活定位显微镜/随机光学重构显微镜），它们能够突破衍射极限，揭示纳米尺度下的生物结构和分子动态。书中通过对这些技术的细致讲解和前沿应用的展示，让我对未来的生物学研究充满了期待，也让我看到了光谱学在解锁生命奥秘方面扮演的核心角色。

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当我深入阅读这本书时，我被作者对光谱学在生物医学领域应用的详尽阐述所深深吸引。书中关于拉曼光谱在细胞和组织成像方面的应用，以及如何利用其特有的“指纹”区域来识别不同的生物分子，如蛋白质、核酸和脂质，让我大开眼界。书中详细介绍了共焦拉曼显微镜的工作原理，以及如何通过其高空间分辨率和化学选择性来绘制细胞内的分子分布图，甚至可以区分癌细胞和正常细胞。此外，书中还探讨了表面增强拉曼光谱（SERS）技术，以及如何利用纳米粒子来增强拉曼信号，从而实现对痕量生物标志物的检测，这对于疾病的早期诊断具有革命性的意义。书中对荧光寿命成像（FLIM）的介绍也让我印象深刻，它解释了如何通过测量荧光信号的衰减时间来获取关于生物微环境的信息，例如pH值、氧分压以及蛋白质相互作用。这些信息对于理解细胞生理过程和病理变化至关重要。书中还提及了光声成像技术，它结合了光学激发和超声探测的优点，能够穿透组织较深，提供高分辨率的二维或三维图像，这在肿瘤成像和血管成像方面展现出了巨大的潜力。

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在探索现代光谱学的广阔天地时，我发现这本书提供了一种非常独特的视角。它并没有仅仅罗列各种光谱技术，而是深入剖析了每一种技术背后的物理原理，并且巧妙地将这些原理与它们在实际应用中的优势和局限性联系起来。书中对质谱技术的讲解尤其令人印象深刻，它不仅详尽地介绍了不同类型的质谱仪，如飞行时间质谱（TOF）、四极管质谱（Quadrupole）和离子阱质谱（Ion Trap）的工作原理，还深入探讨了电离方法，如电子电离（EI）、化学电离（CI）以及软电离技术（如ESI和MALDI）的精妙之处。更难得的是，书中并没有止步于此，而是花了相当大的篇幅来讨论如何解析质谱图，如何根据碎片离子来推断化合物的结构，以及如何运用同位素峰来确定元素的组成。这对于进行有机化合物鉴定、蛋白质鉴定以及代谢组学研究的研究人员来说，无疑是一份宝贵的指南。我特别赞赏书中对于高分辨率质谱的论述，它解释了如何通过精确测量质荷比来区分具有微小质量差异的物质，这对于精确的分子式确定和痕量物质的分析至关重要。此外，书中还强调了质谱联用技术的重要性，例如液相色谱-质谱联用（LC-MS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS），并详细介绍了它们在复杂样品分析中的强大能力，这在药物研发、环境监测以及食品安全等领域有着广泛的应用。

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当我开始翻阅这本书时，我被其对各种光谱现象的细致描绘所吸引。作者似乎有一种天赋，能够将那些通常被认为是晦涩难懂的物理概念，以一种非常直观的方式呈现出来。尤其是在论述紫外-可见吸收光谱时，书中不仅详细介绍了电子跃迁的类型，如σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*跃迁，还深入探讨了发色团和助色团的概念，以及它们如何影响分子的吸收光谱。更令人称道的是，书中结合了大量的实验数据和图谱，例如，通过分析各种有机化合物在不同溶剂中的紫外-可见吸收曲线，来展示溶剂效应和pH值对光谱的影响。这让我对如何利用这些信息来推断分子的结构和环境有了更深刻的理解。书中还特别强调了比尔-朗伯定律的应用，以及如何通过绘制标准曲线来进行定量分析。我印象特别深刻的是，书中还探讨了荧光光谱和磷光光谱，解释了它们与吸收光谱的关系，以及发光过程中的能量传递和弛豫机制。对于如何利用荧光量子产率、荧光寿命等参数来表征物质的性质，以及荧光探针在生命科学和材料科学中的应用，都有非常详细的阐述。书中提供的关于荧光光谱在DNA测序、蛋白质相互作用研究以及癌症诊断中的应用案例，让我对这项技术的前景充满了期待。

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这本书在向我展示各种光谱技术的奥秘时，特别强调了这些技术在环境科学和地球化学领域的应用价值。我被书中关于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）在检测水体、土壤和空气中的重金属污染物时所发挥的关键作用所震撼。书中详细介绍了电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和石墨炉原子吸收光谱（GF-AAS）的工作原理，以及它们如何实现对痕量金属元素的精确测量。我特别欣赏书中对样品前处理方法的详细论述，例如土壤样品的酸溶、水样品的过滤和富集等，这些步骤对于获得准确的分析结果至关重要。书中还探讨了X射线荧光光谱（XRF）在无损分析岩石、矿物和合金成分方面的应用，以及它如何能够快速、同时地测定多种元素。此外，书中还涉及了红外光谱在有机污染物识别和定量分析中的作用，例如，如何利用其吸收峰来鉴别不同类型的塑料、农药残留以及石油泄漏物。书中提供的实际案例，如对工业废水、大气颗粒物和土壤重金属污染的监测，都充分展现了光谱学在环境保护和可持续发展中的不可替代的作用。

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这本书在介绍各种光谱技术时，始终不忘将理论与实践相结合，这对于我这样一个在实验中遇到不少挑战的学生来说，简直是雪中送炭。在核磁共振（NMR）光谱的部分，作者不仅详细阐述了核磁共振的自旋系统、拉莫尔进动以及射频脉冲的作用，还对各种脉冲序列，如COSY、HSQC、HMBC等进行了深入的介绍，并解释了它们在解析复杂有机分子结构中的作用。书中对二维NMR谱图的解读技巧进行了详细的讲解，包括如何通过交叉峰来确定直接或间接的核间耦合关系，如何通过化学位移来推断原子类型和化学环境。我印象最深刻的是，书中通过一些经典的天然产物和药物分子的NMR解析案例，展示了如何一步步地运用各种二维NMR技术来构建分子的三维结构。此外，书中还涉及了固态NMR，解释了它在研究聚合物、无定形材料以及生物大分子中的应用，例如，如何通过魔角旋转（MAS）和交叉极化（CP）来提高固态NMR谱的解析度和灵敏度。这本书让我深刻理解到，NMR不仅仅是鉴定化合物的工具，更是揭示分子动态行为和构象变化的关键手段。

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在我学习这本书的过程中，我对X射线光谱技术有了全新的认识。书中非常系统地介绍了X射线吸收光谱（XAS）和X射线发射光谱（XES）的原理。对于XAS，它详细阐述了近边吸收光谱（XANES）和延边吸收近边结构（EXAFS）所能提供的信息，前者能够反映出原子的价态和配位几何，后者则能给出邻近原子的类型、距离和数量。书中通过各种金属氧化物、金属配合物以及催化剂的XANES和EXAFS谱图，生动地展示了如何利用这些谱图来精确表征材料的结构和电子状态。我特别欣赏书中关于EXAFS的信号处理和拟合方法，以及如何利用傅里叶变换将吸收谱转换为距离域的信号，从而直接解析原子间的距离。对于XES，书中则详细解释了它如何通过填充空穴的电子跃迁来提供元素的电子结构信息，尤其是在研究材料的化学键合以及电子密度分布方面。书中列举了大量关于XPS（X射线光电子能谱）在表面分析中的应用，包括材料表面的化学成分、化学态以及层状结构的研究，这些对于半导体、涂层以及生物材料的表面改性研究至关重要。

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令我印象深刻的是，这本书并没有停留在对单一光谱技术的介绍，而是非常注重不同技术之间的协同效应和在复杂体系中的整合应用。书中在介绍材料科学领域的应用时，花了不少篇幅来探讨如何将不同的光谱技术结合起来，以获得更全面的信息。例如，利用SEM-EDX（扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱）来分析材料的形貌和元素组成，然后结合TEM-EDS（透射电子显微镜-能量色散X射线光谱）来获得纳米尺度上的元素分布信息。书中还详细介绍了如何利用AFM-IR（原子力显微镜-红外光谱）来获得纳米尺度的化学图像，这对于研究聚合物薄膜、纳米复合材料以及生物样品的微观结构和化学组成非常有帮助。此外，书中还探讨了光谱成像技术，例如，通过多光谱或高光谱成像来获取样品在不同波长下的信息，从而实现对材料的分类、识别和缺陷检测。我特别欣赏书中关于光谱技术在无损检测和质量控制方面的应用，例如，在食品工业中利用近红外光谱来检测食品的成分和质量，在医药工业中利用拉曼光谱来鉴别药物的真伪和纯度。这些应用都极大地提高了生产效率和产品质量。

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这本书的出现，无疑为光谱学领域的研究者们注入了一股新的活力，也为渴望深入了解这一学科的初学者提供了宝贵的资源。我犹记得刚拿到这本书时的那份激动，书页散发出的油墨香气，以及封面设计所传递出的严谨与前沿感，都预示着我即将踏上一段非凡的学习旅程。书的整体结构安排得相当合理，从基础概念的铺垫，到各种光谱技术的详细阐述，再到更深层次的应用探讨，层层递进，逻辑清晰。作者在解释复杂原理时，善于运用生动形象的比喻和清晰的图示，这极大地降低了理解门槛。例如，在介绍核磁共振光谱时，书中对于原子核自旋的描述，以及在外部磁场作用下能量跃迁的过程，被描绘得如同一个个微观世界的舞蹈，让原本抽象的概念变得触手可及。而且，书中不仅限于理论的阐述，更是将大量的实验细节融入其中，从仪器的构造、操作流程，到数据采集与分析，都做了详尽的介绍。这对于那些希望将理论知识转化为实际操作的研究者来说，是无价的。我特别欣赏书中关于拉曼光谱和红外光谱在材料科学领域应用的章节，它不仅解释了这些技术如何能够无损地探测分子的振动模式，从而揭示材料的结构和性质，还列举了大量的实际案例，比如用于高分子材料的鉴别、纳米材料的表征，以及在生物医学领域的应用，如肿瘤细胞的早期诊断。这些案例的引入，让原本枯燥的理论知识变得鲜活有趣，也让我看到了光谱学在现代科技发展中的巨大潜力。

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这本书的深度和广度都令人惊叹，它不仅仅是一本关于光谱学的教科书，更像是一次关于光与物质相互作用的深入探索之旅。在电子顺磁共振（EPR）光谱的章节中，作者非常清晰地解释了自旋在磁场中的行为，以及如何通过施加微波辐射来引起电子自旋的反转，从而产生可被探测的共振信号。书中对于EPR光谱参数的解析，如g因子和超精细耦合常数（A值），以及它们如何反映了未成对电子的化学环境和自旋密度分布，都进行了详尽的阐述。我尤其欣赏书中关于EPR光谱在自由基研究中的应用，无论是自由基的生成、转运还是反应，EPR都提供了关键的结构和动力学信息。书中列举了许多实例，比如研究生物体内的活性氧自由基（ROS）、高分子材料老化过程中的自由基以及催化反应中的中间体自由基。此外，书中还对EPR在顺磁金属离子、过渡金属配合物以及掺杂晶体中的应用进行了广泛的介绍，解释了如何利用EPR来研究这些材料的电子结构、配位环境以及磁相互作用。对于那些研究磁性材料、催化剂或生物无机化学的学者来说，这本书提供的EPR分析方法和应用实例，无疑是极其宝贵的参考资料。

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启蒙教育

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见到过的写的最有诚意的介绍光谱学方法的书！

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