固体光学常数的准确获取对于能源化工、太阳能利用以及航空航天等领域热辐射性质的研究有着重要的意义。目前,光学手册中给出的光学常数大部分是常温下的数据,主要是因为实验样品存在着高温氧化以及自身辐射等问题,导致高温实验数据的准确获取非常困难。而高温光学常数对于高温环境下光学器件的结构设计和性能预测有着重要的意义,因此借助理论计算获取高温光学常数可以为工程应用提供基础数据支撑。第一性原理计算中所需的输入参数仅为材料的晶格结构和原子种类等相关信息,相对于实验研究,理论数值模拟可以突破实验技术壁垒,进而预测高温环境下的光学常数,因而近年来在预测材料基础物性方面发挥出了重要的作用。目前,从第一性原理出发预测材料高温下光学性质的研究尚处于探索阶段。本文在传统第一性原理的基础上,将电子-声子相互作用引入电子能带结构的计算中,进而结合相关的理论计算高温下的介电函数。对于半导体材料,电子-空穴相互作用对介电函数有着显著的影响,通过求解Bethe-Salpeter方程可以有效考虑温度效应对可见光-紫外波段带间跃迁介电函数的影响;而对于金属材料除了带间跃迁吸收光谱,还考虑了自由电子带内跃迁引起的光学吸收。另一方面,采用椭偏仪结合加热装置测量了典型半导体和金属材料的高温介电函数,并且将测量结果和理论计算结果进行了对比,从而验证了第一性原理计算的可行性。主要工作包括:基于可见光可变角度光谱椭偏仪结合加温装置,实验研究了300-700 K温度范围内III–V族半导体GaP、InP、GaAs和InAs在1.24-6.52 eV（190-1000 nm）光谱范围内的介电函数,并采用Johs-Herzinger模型对测量结果进行了拟合,得到了吸收峰位置和展宽随温度的变化规律。测量结果表明随着温度升高,介电函数呈现峰值位置红移和展宽增大的现象。另一方面,在传统第一性原理的基础上,通过在电子能带计算中加入电声耦合,得到了能级位置和电子弛豫时间随温度的变化趋势,然后结合Bethe-Salpeter方程,计算高温下的介电函数,与实验测量结果吻合良好。研究结果表明峰值位置红移主要源于电声耦合引起的带隙减小,而展宽的增加主要是因为随着温度增加,声子对电子的散射作用增强。金属材料在光电器件、光催化以及光学超材料等方面有着重要的应用,高温介电函数的获取可以为光热领域的应用提供光学数据支撑。本文基于可见光可变角度光谱椭偏仪和红外可变角度光谱椭偏仪,实验研究了300-700 K温度范围内红外-可见光波段贵金属Au和Ag,以及过渡金属Cr、Mo、W和Ti的介电函数,然后根据Drude模型拟合了红外波段由带内跃迁引起的介电函数,得到了电子弛豫率和等离子体频率随温度的变化趋势。研究表明,电子弛豫率随温度的升高而增加,而等离子体频率随温度的变化规律与金属的种类相关。为了从理论上预测金属的高温介电函数,本文分别研究了电子带间跃迁和带内跃迁对介电函数的贡献。对于带间跃迁采用费米黄金法则进行求解;而对于自由电子带内跃迁则采用第一性原理参数化的Drude模型进行描述。研究发现,金属红外波段介电函数的温度依赖关系主要源于电子-声子相互作用,通过计算电子-声子散射引起的电子弛豫时间,再代入Drude模型可以得到金属高温下的介电函数。理论预测结果和椭偏测量结果整体吻合良好。研究表明,过渡金属Cr、Mo和W电子弛豫时间具有明显的频率依赖关系,通过理论计算发现该依赖关系与电子-电子散射和电子-声子散射密切相关,其中电子-声子散射占主导作用。运用第一性原理研究了过渡金属Ti的碳化物TiC、氮化物TiN以及MAX相三元碳化物Ti₂AlC的高温介电函数。通过分析电子能带结构,TiC、TiN和Ti₂AlC表现为金属性,因而在介电函数的计算中需要考虑带内跃迁。常温下介电函数的计算结果和文献中的实验测量结果吻合较好,在此基础上进一步计算了高温下的介电函数,计算结果为高温等离子体等方面的应用提供了数据支撑。另外,运用第一性原理研究了新型二维材料MXenes的电子结构和光学性质,并且计算了不同官能团修饰下MXenes的介电函数,进而利用电磁学关系得到法向反射率和吸收系数。计算结果表明,根据表面官能团的不同,二维MXenes可以表现为半导体或者金属性质。MXenes在表面修饰F或者OH官能团以后,表现为金属性,具有良好的导电能力,而且在可见光波段透过率较高,在透明电极方面具有潜在的应用价值;而表面修饰O原子以后,体系呈现半导体性质,在可见光波段吸收系数相对较大,可用于光催化等领域。