太赫兹光谱作为一项新兴技术,在物理、化学、生物、材料等领域得到了快速发展。其中,在分子微观作用分析领域,由于大多数分子的低频集体振动、转动信息位于太赫兹波段,同时分子间的弱相互作用力,如氢键、范德华力等,在太赫兹波段均有所体现,因此太赫兹光谱技术在分子的低频振动信息研究领域具有独特优势。本文以纤维素和偶氮苯分子为研究对象,利用太赫兹时域光谱技术系统地研究了其光谱特性,具体研究内容包括:1、搭建了基于双色场聚焦辐射太赫兹的超宽带太赫兹时域光谱系统。该系统使用空气偏压相干探测,频谱带宽可以覆盖0.5-20 THz,为后续的分子光谱测量提供了实验基础。2、获得了纤维素分子的宽带太赫兹光谱,并使用基于密度泛函的量子化学计算获得了分子的振动模式。随后,对六种不同类型的纸张进行了光谱分析,实验表明纸张的太赫兹光谱特征主要来自于其中纤维素成分的贡献。最后,作为应用,对五种纸币进行了光谱和成像分析,验证了太赫兹光谱技术用于纸币检测的可行性。3、获得了反式和顺式两种偶氮苯异构体的宽带太赫兹光谱,并研究了温度变化下的光谱响应,利用量子化学计算对其分子振动模式进行了解析。进一步,使用太赫兹时域光谱技术研究了不同溶剂对偶氮苯热异构和光异构反应速率的影响,并分析了金纳米颗粒对异构过程的催化作用。4、对偶氮苯溶液的降温结晶过程进行了系统地研究,实验获得了两种偶氮苯异构体在环己烷溶液中低温结晶后的太赫兹特征谱,随后分析了不同降温速率对结晶产物的影响。首次用太赫兹光谱观测到了一种反式偶氮苯的新相,该相在溶液快速降温结晶过程中形成并能在低温下稳定存在。进一步,利用快速降温的方法,监测了偶氮苯在环己烷溶液中的热异构和光异构过程。5、研究了太赫兹金属平行平板波导的参数与波导TM0模式的关系,并利用波导实现了反式和顺式偶氮苯粉末样品的微量检测。最后,使用波导测量了微米级厚度的偶氮苯固体薄膜在蓝光照射下的顺式至反式异构过程。