1970年，美国贝尔实验室的学者Ashkin首先用一束TEMoo模式的高斯光束在垂直于光传播方向上束缚了水中乳胶微粒，这一实验的成功奠定了光镊的研究基础。1986年，Ashkin又利用高数值孔径物镜将单束激光高度聚焦形成了三维光势阱，并证明了这种光势阱可以无损伤地操纵活体物质。目前通常说的光镊就是这样的三维光势阱。由于光镊具有微米量级的精确定位、分选个体、在活体状态下操作细胞等微粒的特点，所以光镊自从出现以后，便迅速被应用到了生命科学领域中，显示出了强大的生命力和广阔的应用前景。之后，光镊技术经历了快速的发展，目前已经应用到生物、医学以外的物理、化学、机械等很多领域。　　 光镊在众多领域的应用促进了光镊理论的发展。由于被俘获样品的材料、形状和折射率分布越来越复杂，所以相关的光镊理论模型需要进一步研究。通常在利用几何光学模型计算透明样品的光俘获力时一般不考虑材料的吸收，但是在研究吸收微粒的光俘获力时就必须要对几何光学模型进行扩展。瑞利模型一般忽略了材料的相对磁导率，但在研究该尺度下磁性微粒的光俘获时也应该考虑材料磁导率以使模型更加适用。本文在前人研究的基础上，对这些问题做了深入的研究和探讨，为光俘获的实验研究提供了一定的理论依据和数值参考。　　 各章节内容如下：　　 第一章首先概括介绍光镊的基础、基本装置和基本原理，然后重点介绍了光镊的基本理论模型，接着介绍了光镊的研究进展，最后概要介绍本论文的主要研究内容。　　 第二章在几何光学模型基础上研究了吸收球形微粒的光俘获特性，并对其在高斯光束中受到的光俘获力进行了数值模拟。结果表明，吸收球形微粒可以被稳定横向俘获，并且稳定光俘获位置随着吸收系数变化而改变。吸收系数很小时，球形微粒的稳定光俘获位置始终位于光轴上；而吸收系数较大时，球形微粒的稳定光俘获位置可以位于光轴上，也可以位于中心在光轴的圆上。发生光轴上的光俘获时，吸收球形微粒在稳定光俘获位置的光俘获力刚度随着吸收系数增加而减少；而发生光轴外的光俘获时，相应光俘获力的刚度随着吸收系数增加而增加。光俘获力的刚度还随着高斯光束的束腰减小而增加。我们的研究对于吸收球形微粒的光俘获机制提供了理论解释。　　 第三章在几何光学模型下研究了双层球形微粒的光俘获力模型，并且对典型双层球形微粒在环形光束和高斯光束中的光俘获力进行了数值模拟。模拟的结果显示，非吸收的双层球形微粒可以被稳定俘获在环形光束中，并且稳定光俘获的位置随着其折射率分布情况变化。模拟的结果还显示吸收双层球形微粒在高斯光束中被稳定俘获的位置要受微粒吸收系数的变化的影响。光俘获力的峰值受内外半径的比值的影响。我们的研究为细胞等分层结构的微粒的光俘获提供了理论依据。　　 第四章研究了瑞利尺度下微粒的光俘获力特性。我们在瑞利模型基础上，重点对磁性微粒的光俘获力特性进行了研究。研究表明，通常的弱磁性微粒受到的磁偶极梯度力对光俘获力的贡献比电偶极梯度力对光俘获力的贡献小5-6个数量级。而强磁性微粒受到的磁偶极梯度力对光俘获力的贡献可以接近甚至超过电偶极梯度力对光俘获力的贡献。我们还对瑞利模型下非磁性物体在高斯光束中俘获的动力学特性进行了研究，对其二维和三维条件下的光俘获的动力学方程进行了数值求解。对考虑了粘滞阻力等阻尼因素下光俘获稳定性同初始条件的关系作了分析。结果表明，阻尼因素有利于俘获微粒，俘获光束功率的增加有利于减小稳定光俘获微粒的时间。我们的研究为瑞利微粒的光俘获提供了理论参考。　　 第五章对本论文做了总结，并就下一步对光镊的研究工作做出了展望。