电磁波在介质表面的散射和传播问题是个既古老又新颖的问题。说其古老,自从1865年麦克斯韦用场的观点总结了电磁理论,推导出著名的麦克斯韦方程组,此后的一个多世纪以来,人们对电磁波的传播以及电磁波与介质的相互作用的研究就从未停止过。从应用的角度讲,麦克斯韦电磁波理论是构建现代信息传递的理论基础,对电磁波与介质相互作用的研究具有广泛而深远的意义；说其新颖,尽管人们对电磁波的散射与传播问题做了大量的研究工作,但依然有很多基本的问题没有解决,如:(1)平面电磁波在沿任意方向运动的介电薄膜表面的反射和透射问题；(2)极性高斯光束在运动介质表面的散射问题。更重要的是,随着电磁超材料(metamatevial)的成功制备,使得本来就很丰富的电磁波领域又多了许多新的研究热点。如:(3)极性高斯光束在手性电磁超材料表面的纵向和横向移动、自旋霍尔效应、角动量守恒等问题；(4)利用这种电磁超材料的强吸收特性,可以设计出许多新型的隐形材料,从而有效地对目标进行屏蔽。本论文对上述各个问题进行了研究。　　 一般来讲,磁反应或者磁光效应是由于电磁波(光)与磁性材料或其他人工材料的相互作用引起的。在论文的第三章,我们研究了平面电磁波在沿任意方向运动的介电薄膜表面的散射问题,发现了与常规磁光效应所不同的另一种产生磁反应的方式,即通过运动薄膜引发磁反应。我们首先给出了电磁波在运动介电薄膜表面反射和透射系数的解析解。研究表明,当介电薄膜沿着某一特定方向运动时,其反射波和透射波的极化方向会发生偏转,从而引发磁反应。这种磁反应与很多因素有关,如介电薄膜的运动速度,薄膜厚度以及薄膜的介电参数等。有意思的是,在某些特定的入射角度下,反射波可以实现完全的极性转化。由此表明,电磁波的极化方向可以通过改变薄膜的运动来调控。　　 在第四章,我们首先研究了任意极化的高斯光束在空气-运动介质表面的反射和透射问题,利用近轴近似给出了反射光束和透射光束在运动介质表面的纵向移动(Goos-H(a)nchen shift)和横向移动(Imbert-Fedorov shift)表达式。接下来我们对理论结果进行了数值分析。计算结果显示:当介质垂直于入射平面运动时,反射和透射光束的横向移动可以达到几个波长的量级,甚至在某些运动速度下可以实现移动方向正负的改变。对纵向移动,与静止的介电材料不同,反射束和透射束在运动介质表面的纵向移动不再为零。我们也对在入射平面内运动的介质的横向移动问题做了分析,并得到了一些有意义的结果。我们知道,光束的横向移动是与自旋霍尔效应相关的,我们的研究将对控制光的自旋霍尔效应提供了可能的途径,并对天体测量等领域提供了潜在的应用前景。　　 在第五章,我们给出了极性高斯光束在空气-手性介质界面的反射和折射问题的严格解。发现了反射和折射光束的异常的自旋霍尔效应。研究结果表明,在某些特定的角度下,反射高斯光束重心的移动可以达到几十个波长的量级,通过调节手性参数,甚至会出现折射光重心移动方向由正到负的转变,而这些移动是与光的自旋相关的。这些结果提供了控制光的自旋霍尔效应的途径,也因此为开发新的纳米光学器件提供了潜在的应用前景。　　 在第六章,我们研究了利用多层等离子体超材料隐形罩实现对柱状物体的多频隐形,并考虑了等离子超材料的频散关系和柱状物体的尺度大小。我们不仅给出了满足透明条件的解析表达式,并且基于米散射理论,对该问题做了数值分析。结果表明,不论对介电材料还是对金属材料的柱状物体,都可以通过适当调整多层等离子超材料隐形罩的厚度或介电参数来实现物体的多频不可见。这种隐形机制对不同极化方向的电磁波均适用。