本文主要研究了非线性复合材料、各向异性材料以及增益材料与电磁波的相互作用特性。重点讨论了古斯汉欣位移、Fano共振、完全透射、平板隐身等现象。具体内容如下：1.非线性金属颗粒复合材料的古斯汉欣位移基于Maxwell-Garnett理论和有效媒质理论，我们分别研究了两种结构的非线性金属颗粒复合材料表面反射波的古斯汉欣位移。得到复合材料的有效介电常数后，根据稳态相位法可以求得复合材料表面反射波的古斯汉欣位移。研究表明，复合材料的古斯汉欣位移与金属颗粒的几何形状、体积分数、入射角以及外加电场有关。通过调节外加电场或入射角可以使古斯汉欣位移由正到负。还发现随着外加电场的变化，古斯汉欣位移呈光学单稳态、光学双稳态和光学三稳态。理论预测结果与高斯波数值模拟结果吻合得非常好。2.各向异性板的光学全透及动态可调光学隐身装置我们提出用各向异性板放置在金属板的两侧使电磁波完全透过金属板。相比于传统的各向同性板，我们提出的装置不依赖于入射波的极化而且不需要非常大的介电常数。通过有效媒质理论和全波电磁场理论，我们得到了完全透射的条件。该条件在较宽的频谱范围内对有损耗的情况也适用。我们还提出用光弹性材料来实现可调的光学隐身装置。基于变换光学理论和光弹性材料的压力诱导各向异性，该装置可以动态地连续调节等效平面的高度，且保持反射波的相位不变。3.各向异性柱的Fano共振我们用全波电磁散射理论研究了各向异性柱的散射，研究表明在共振条件下，介电常数的各向异性参数也可以引发Fano共振。在表面等离共振附近微小的各向异性参数变化可以导致其散射有巨大的变化。向前散射和向后散射在Fano共振前后表现出非常快的翻转，同时颗粒的近场能流方向也会发生翻转。颗粒周围的能流线和奇点分布清楚地揭示了入射波与局域电场之间的相互作用。4.电磁波对球形颗粒的作用力我们分别通过偶极近似和精确的Mie理论研究了含有增益的带壳小球所受平面波的光力。该带壳结构所受拉力是相同大小的单个增益小球所受拉力的二十倍。表面等离共振和等离共振奇点的共同作用下可以产生非常大的正力和负力。对于大颗粒带壳球，其四级共振时的拉力有显著增强。另外我们还研究了非傍轴贝塞尔光束对介质球的作用力，把众所周知的光力远场解释扩展到近场。用奇点光学从全新的角度来解释贝塞尔光束对小球产生拉力的机制。即贝塞尔光束与颗粒相互作用过程中，坡印亭矢量的方位角分量转化为纵向分量。我们的研究结果还可以用来分析多颗粒所受光力情形。