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物理,乃万物之理。物理学则是研究自然界物质的属性、特征、运动现象及规律。正所谓天下大事,合久必分分久必合,原子分子物理学的出现为原子、分子内部结构及性质的研究敲开了大门,成为连接宏观与微观世界的纽带。原子分子物理学的发展影响到物理学的各个领域,与化学、生物学、天文学、材料学等学科相互交叉渗透。分子光谱则是洞察分子内部结构、运动规律的窗口,随着分子光谱理论的不断完善以及实验技术的飞速提升,使得分子光谱的研究向着更高精度的方向发展。随着光谱研究的不断深入,又掀起了激发态性质及其动力学行为研究的浪潮。本文的主要工作情况:首先,考虑到瞬态分子寿命、能级简并度以及仪器分辨率等问题,分子高分辨振转光谱的实验测量存在一定的困难,这就需要振转光谱理论方面的研究。我们采用密度泛函理论（DFT）和二阶M?ller-Plesset（MP2）方法,以及结合二阶振转微扰理论（VPT2）,对过渡金属硫氢化物（MSH,M=Ag,Cu）以及二碳化钇（YC2）分子电子基态的平衡几何结构、光谱常数和非谐振力场进行理论研究。而将得到的光谱数据带入相应的能级公式,便能计算出分子的转动能级,从而为实验工作起指导作用。然后,研究了激发态氢键动力学对光化学、光物理现象的影响。可作为植物纤维染料的1-乙酰胺基蒽醌（AYAAQs）类分子,具有少见的N-H···O分子内氢键。该工作的主要目的是通过DFT方法和适用于激发态计算的含时密度泛函理论（TD-DFT）方法对该体系激发态氢键动力学行为进行研究,从而为荧光猝灭现象提供合理的解释。选用六种不同电子取代基分子体系,包括1-庚酰胺基蒽醌（HPAQ）、1-乙酰氨基蒽醌（AAAQ）、1-氯乙酰胺基蒽醌（CAAQ）、1-二氯乙酰胺基蒽醌（DCAQ）、1-三氟乙酰胺基蒽醌（TFAQ）以及它们的母体分子1-氨基蒽醌（AAQ）。结果表明在激发态除了发生激发态分子内质子转移（ESIPT）反应以外还存在一个无垒的乙酰胺基扭转分子内电荷转移（TICT）的驰豫路径,并且随后将伴随系间穿越（ISC）过程,从而导致荧光猝灭。我们还通过实验证实了AAQ染料分子具有磷光现象,相似的理论结果预测AYAAQs衍生物分子也存在磷光。最后,研究对象是2-甲基-3-羟基-4-氢-奎诺酮（MQ）染料分子,是一种小型质子转移荧光探针。通过DFT和TD-DFT方法,研究了苯并环效应对甲醇溶剂中MQ染料分子的分子间氢键以及质子转移的影响,通过MQ分子及其苯并类似物2-甲基-3-羟基-4-氢-苯并-奎诺酮（MBQ）分子基态和激发态的结构参数、红外振动光谱、电子光谱、前线轨道、非共价相互作用以及质子转移过程中的过渡态进行计算、分析和对比,证实MQ染料分子的苯并环效应使得吸收和发射峰发生红移、分子间氢键减弱显著、质子转移能垒变高,希望为荧光探针的设计提供思路与帮助。