原子系综的光学性质取决于原子极化的性质、程度和方向,这是构成各种原子传感器（陀螺仪和磁强计）或原子钟等计量装置的基础。其中碱金属原子光泵磁力计由于其灵敏度高且易于小型化等优点在精密测量领域有着广泛的应用。共振光泵浦与磁共振技术的结合一直是原子光谱学领域非常有价值的工具。深入研究碱金属原子光泵磁共振性质对提高原子磁力计的灵敏度并进一步扩展原子磁力计的应用有重要意义。本文主要研究了原子高阶磁矩效应对碱金属原子光泵磁共振性质的影响。在光场-射频场双共振的理论模型中,我们详细讨论了原子高阶磁矩对碱金属原子光泵磁共振光谱性质的影响,深入分析了二阶张量磁矩对超精细基态能级磁共振光谱中光窄化现象的作用,最后研究了铯原子超精细基态能级的磁光旋转效应,详细讨论了原子张量极矩向矢量极矩转换（alignment-to-orientation conversion,简称AOC）的物理机制。我们的工作主要包含以下三个方面:1、我们研究了共振线偏振光和射频磁场共同驱动下原子高阶矩对铷原子D1线能级磁共振性质的影响。从包含详细弛豫过程的系统主方程出发,推导了考虑原子四阶矩效应的原子磁矩的完整演化方程。其中原子奇数阶磁矩与偶数阶磁矩的演化相互独立,构成两个完备的子空间,光泵仅激发子空间内原子磁矩不同阶数之间的耦合。应用微扰理论和二次对角化方法得到了不同强度射频场驱动下磁共振吸收信号的解析表达式。当泵浦光较强时,尤其是当ΓL＞1/2Γg（ΓL表示激光诱导的等效弛豫速率,Γg描述自旋交换碰撞速率）时,与原子张量矩耦合的四阶磁矩效应显著增强,并显著影响磁共振信号的线宽和振幅。与三步法理论结果相比,我们的研究结果适用于更大范围的光场强度,为双共振光谱特性的研究提供了更精确的理论计算方法,对原子磁力计灵敏度的提高具有潜在的应用价值。2、我们研究了任意碱金属原子在共振圆偏振光驱动下高阶磁矩效应对光场-射频场双共振光谱的影响,揭示了两个超精细基态能级磁共振光谱中的不同类型的光窄化现象的产生机制。通常,共振圆偏振光同时产生沿着光传播方向的矢量磁矩和张量磁矩,但到目前为止,在理论计算中张量磁矩的贡献一直被忽略。因此我们在任意碱金属原子磁共振理论模型中详细推导了包含二阶张量磁矩效应的原子磁矩的演化方程,分别得到了与光泵直接耦合的基态能级和由自旋交换碰撞诱导的基态能级磁共振光谱的解析表达式。解析和数值分析了两个基态能级磁共振光谱的线宽特性。光泵激发原子极化,而射频场和自旋交换碰撞破坏该极化进程,线宽的大小反映了这三个物理量竞争的结果。揭示了与光泵直接耦合的基态能级和由自旋交换碰撞诱导的基态能级的磁共振光谱中产生的不同类型的光窄化现象的物理机制。我们对光窄化现象的物理解释丰富了磁共振光谱学的理论研究,为光泵碱金属原子磁力计的研究提供了理论指导。3、我们研究了非共振线偏振光驱动下铯原子D2线中超精细基态能级的磁光旋转效应,揭示了原子张量极矩向矢量极矩转换效应（AOC）的物理机制,并给出增强这种转换的条件。首先详细推导了磁光旋转Voigt模型中包含原子矢量矩和二阶张量矩的演化方程。其中由光泵浦产生的张量交流斯塔克效应引起与光泵直接耦合的基态能级的非线性特性,这一非线性效应引起该能级原子二阶张量矩和一阶矢量矩的耦合,实现原子张量极矩向矢量极矩的转换。另外,自旋交换碰撞实现两个基态能级之间矢量矩、张量矩的相互转移,最终在与激光频率远失谐的基态能级中同样观测到原子矢量磁矩效应。最后,我们给出了原子磁矩描述的原子极化参数的解析表达式,并在不同光功率条件下讨论了原子矢量磁矩对磁光旋转信号的贡献。我们的结果丰富了 AOC效应的理论解释,为磁光旋转光谱实验中优化实验参数提供理论指导。