Contents
1 Introduction to Photochemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1 What Is Photochemistry? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2 Light and Photons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2.1 Monochromatic Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2.2 Nonmonochromatic Light: The Radiation Spectrum . . . . .
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1.2.3 Photons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3 Photochemistry Versus Thermal Chemistry . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.4 An Overview of Photochemical and Photophysical
Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.5 Quantum Yields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6 Photochemical Kinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.6.1 Excitation Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.6.2 Rates of Photochemical Reactions
and Photophysical Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.6.3 Photoisomerization with Thermal Direct
and Reverse Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6.4 Reversible Photoisomerization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 Molecular States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1 The Time-Dependent Schrödinger Equation . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.1 Observables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.2 Stationary States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2 Molecular Dynamics and the Separation of Variables . . . . . . . . . 31
2.2.1 Independent Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.2 Separation of Translation and Rotation . . . . . . . . . . . . . . 33
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