大气中的湍流现象对光束的影响占有突出地位。由于哈特曼波前传感器通过测量波前斜率来重构波前相位,因此决定其在大气湍流参数测量中有着广泛的应用。我们首先介绍了湍流统计理论的基本知识;根据大气折射率模型,以及折射率起伏功率谱密度和自相关函数,得到具体的折射率结构函数,着重介绍了局地各向同性湍流的折射率结构函数和功率谱特征;并且介绍了一些常用的湍流谱模型。然后在这些谱模型的基础上讨论了一些大气湍流光学参数的测量方法,侧重点放在了利用光传播效应的光学测量方法上。本文详细介绍了哈特曼波前传感器的组成和光学测量原理;详细讨论了影响哈特曼波前传感器光斑质心探测精度的各种因素和探测误差的主要来源;介绍了采用哈特曼波前传感器来表征大气湍流的基本理论,初步建立了哈特曼波前传感器的理论模型;为表征湍流介质特征参数提供了一个方便快捷的工具。