量子频标作为时间和频率基准在基础科学研究中具有广泛的应用，同时，它也是精密测量、现代通讯和导航的核心技术。由于光频标的频率比微波频标高4.5个量级，因此，在相同条件下，光频标的相对不确定度与稳定度可望有相应数量级的提高。激光冷却中性原子光频标是具有较大潜力的新型量子频标之一。本文以冷却跃迁和钟跃迁为线索对第Ⅱ副族原子应用于冷原子光频标的相关问题进行了理论研究。 本文首先对中性原子光频标进行全面的介绍，说明了进行此项研究的目的与意义，以及确定第Ⅱ副族原子为研究对象的原因。 接着，本文分析了第Ⅱ副族原子被塞曼减速器减速并被磁光阱捕获的过程，计算了磁光阱中的线性损失率和两体碰撞损失率系数，分析了双光子串级跃迁多普勒冷却和组合线冷却这两种获得超低温的方案。结果表明，第Ⅱ副族原子能够被具有合理参数的塞曼减速器和磁光阱减速并捕获，并具有比碱土金属原子更小的线性损失率和两体碰撞损失率系数。而且，利用双光子串级跃迁多普勒冷却或组合线冷却，第Ⅱ副族原子可以被冷却到亚mK甚至μK量级。 然后，本文通过用多组态哈特利-福克方法和多组态狄拉克-福克方法计算第Ⅱ副族原子费米同位素的超精细磁偶极常数，得到了第Ⅱ副族原子中超精细诱导跃迁1S0-3P0的自然线宽。结果表明，这些锐线适合于作高精度原子钟的钟跃迁。 本文还对近年来提出的在类碱土金属原子的玻色同位素中引入1S0-3P0跃迁的方案进行了较全面的分析研究，包括三能级Λ-型电磁感应透明，三光子电磁感应透明和吸收，以及静磁场诱导跃迁。结果表明，这几种方案也同样适用于第Ⅱ副族原子。而且，在某些方面第Ⅱ副族原子要比碱土金属原子更具优势。 最后，本文采用相对论B样条组态相互作用和半经验模型势的方法计算得到了第Ⅱ副族原子基态1S0和亚稳态3P0的动态偶极极化率。这些数值对于计算钟跃迁的光频移是必需的。利用这些数值，本文也计算了光晶格的“魔波长”和钟跃迁的黑体辐射频移，为冷原子光晶格钟提供了必要的参数。结果表明，在相同温度下，第Ⅱ副族原子的黑体辐射频移比Ca，Sr，Yb要小一个量级。