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人类对物质世界的认识和探索,归根到底就是研究与其相关的“谱”。物理常数测量的精确度每提高一位,都会促进人类对物质世界更深层次的认识。这些测量大多利用光谱和波谱技术,克服多普勒效应等与原子速度相关的因素显得特别重要。对于气室中的热原子,人们可采用饱和吸收光谱、偏振光谱等技术消除多普勒效应,来获得原子基态到激发态跃迁的相关信息；对于原子激发态之间的光谱信息,通常可采用光学双共振(OODR)的方法获得,由于速率选择光抽运的作用,使得激发态的光谱天然地消除多普勒效应,可用来精密测量激发态的能级结构、寿命,超精细结构常数等。同时,随着激光冷却原子技术的发展,特别是磁光阱已成为获得冷原子的一种主要工具,极大地促进了冷原子物理及相关领域的进展。由于冷原子运动速度很低,能很好地消除多普勒效应,对原子能级结构以及相关物理常数等更精密测量具有重要的意义。本文基于阶梯型铯原子,对原子激发态光谱以及新型的双色磁光阱展开研究,主要完成的具有创新性的工作有以下几个方面：(1)利用新型的双共振光抽运(DROP)光谱,显著地提高了激发态光谱的信噪比；利用原子相干效应压窄了DROP光谱的线宽,实验现象与理论分析相符；(2)基于阶梯型电磁感应透明(EIT),将探测光频率锁定而让耦合光频率扫描,获得一种无多普勒背景的EIT信号,即利用原子相干效应来获得原子激发态的光谱。理论上采用多重EIT模型,对实验结果作了解释；(3)研究了单光子失谐下的DROP光谱,并将其用于铯原子双色磁光阱中对794.6nm冷却光(工作在铯原子激发态6P32-8S12跃迁线上)的频率失谐控制以及稳频工作；(4)使用工作在铯原子激发态6P32-8S12跃迁的794.6nm冷却光来取代传统铯原子磁光阱任意一对工作在6S12-6P32跃迁的852.3nm冷却光,在国内首次实现了铯原子双色磁光阱：在双光子正、负失谐处均可有效地俘获原子；测量了双色磁光阱对实验参数的依赖关系；基于双色磁光阱中的能级结构实现了冷原子的无背景荧光探测。上述研究工作都是基于原子阶梯型能级结构,其中在热原子中对DROP及EIT的探究,将有助于对双色磁光阱物理机理的深入研究,特别是研究双色磁光阱中的量子相干效应,以及基于四波混频原理探究双色磁光阱中直接产生关联光子对的可能性,这将对量子保密通讯及量子信息处理有重要的价值。