光与原子相互作用的理论在量子光学中具有核心地位,以此为基础的实际应用吸引了很多研究人员的关注。目前,基于涡旋光与原子相互作用的研究不仅发现了许多新奇的物理现象和物理规律,而且开拓了以涡旋光为基础的诸多应用领域,如量子调控、高精密测量和量子信息处理等。涡旋光束的等相位面呈螺旋形结构,其光子携带轨道角动量,它与原子的电偶极相互作用和电四极相互作用都呈现出异于传统光与原子相互作用的物理规律。特别是原子在涡旋光场中运动不仅引起传统的多普勒频移,而且会产生依赖于涡旋光拓扑荷数的旋转多普勒频移。本论文基于涡旋光与原子的相互作用,研究了运动原子的速度测量及原子的局域化,论文主要研究内容包括以下两个方面:提出了一个基于相干布居捕获探测原子运动速度的理论方案。（?）-型三能级原子的两个低能态分别通过一个涡旋光束和一个可调谐的高斯光束与激发态耦合,涡旋光会引起其跃迁通道的原子能级产生旋转多普勒频移,该多普勒频移依赖于涡旋光的拓扑荷数和原子的运动速度,而与高斯光场耦合的另一个跃迁通道则不会产生旋转多普勒频移。当调谐作为探测场的高斯光使两个跃迁通道满足双光子共振,原子对探测场的吸收光谱呈现透明现象。我们可以通过原子对探测场的吸收谱读出旋转多普勒频移的信息,从而实现对原子运动速度分量的测量。基于矢量涡旋光与原子的相互作用,我们提出了一个原子局域化的理论方案。两束同向或反向传播的正交线偏振涡旋光在空间相干叠加形成了矢量涡旋光,其偏振梯度具有依赖于方位角和涡旋光的拓扑荷数的周期性结构。当（?）-型三能级原子与这种矢量涡旋光相互作用时,其吸收光谱便可体现上述空间周期性,从而实现原子局域化的目的。我们研究了两种情况,其一是（?）-型三能级原子的两个跃迁通道分别高斯光和矢量涡旋光相互作用,其二是两个跃迁通道均与矢量涡旋光相互作用。我们的计算表明,上述两种情况下原子的吸收谱均随方位角和拓扑荷数周期性变化,拓扑荷数越大,吸收谱在方位角上的二维分辨率也越大,而且两个跃迁通道均采用矢量涡旋光的情况比第一种情况的分辨率提高一倍。与传统的基于驻波场的原子局域化相比,我们的方案利用两个涡旋光的干涉即可获得二维的原子局域化,而前者只能获得一维的原子局域化。