过渡离子一直是光学玻璃等新型功能材料中的热门掺杂离子,在光谱学、医学、光学探测、通讯及光电对抗等领域具有广泛的应用。在光学玻璃领域,过渡离子（如3d⁹体系）对玻璃的光学等性能起到关键作用,并能借助相关调节剂的浓度变化进行调制。由于过渡离子的相关谱学（如光谱和电子顺磁共振谱等）性质对所处局部环境的变化非常敏感,常用作探针离子借助光谱和电子顺磁共振（EPR）谱来揭示玻璃体系的局部结构性质。3d⁹离子是过渡族中非常重要的体系,具有较简单的能级结构和低自旋（S=1/2）态。针对硼玻璃等功能材料中Cu²⁺（3d⁹）离子的光吸收和顺磁共振测试已经获得了丰富的自旋哈密顿参量实验结果,但在理论分析和定量解释等方面存在不足。主要包括以下几个方面。首先,前人对上述体系中二价铜离子各向异性g因子和超精细结构常数的理论分析中,通常基于简单的二阶g因子公式,并借助几个可调的分子轨道系数。其次,对于超精细结构常数及其浓度依赖关系通常未作出定量计算。最后,没有把自旋哈密顿参量计算与杂质局部结构定量地联系起来,故未能得到杂质的局部结构信息（如局部四角伸长率等）。为了克服前人工作的不足,本论文针对Bi₂O₃-Li₂O-ZnO-B₂O₃、BaO-TeO₂-Bi₂O₃-B₂O₃和PbO-Al₂O₃-TeO₂-GeO₂-SiO₂玻璃体系中的杂质Cu²⁺,采用四角伸长八面体中3d⁹离子自旋哈密顿量高阶微扰公式,基于重叠模型将杂质局部结构性质与四角晶场参量以及体系自旋哈密顿参量定量地联系起来,满意解释了各体系自旋哈密顿参量及其浓度变化的实验结果,获得了杂质铜的局部四角伸长率及其浓度变化规律。另外,还借助局部光学碱度这一概念讨论了杂质局部结构、共价性和电子云分布等随浓度变化的规律及其物理机制。上述研究对于深入理解硼玻璃等体系中杂质铜的局部结构、光学和顺磁共振性质及其浓度调制具有一定的参考价值。