20世纪量子力学理论建立以后,发光学从观察、归纳、总结的经验科学中找到了它的物理内涵,确定能级及能级间的跃迁是发光现象的核心。发光学的理论研究及应用都取得了长足的进展。稀土离子和半导体量子点由于其卓越的发光性能,成为了主要的发光材料。作为发光材料的重要性质,辐射寿命在理论研究和实验研究中受到了广泛的关注。理论研究中,对于发光中心的自发辐射寿命与介质的关系提出了若干模型;实验测量上,也有不同的结果支持不同的模型。我们为了阐明孤立发光中心自发辐射寿命对环境介质的依赖关系,从虚腔(Lorentz)和实腔两个典型模型的前提假设出发分析了它们各自的适用条件。在我们自己推导的更具普适性的实腔模型基础上,我们分别从纳米粒子随机分布引起的折射率涨落和局域电场涨落两个方面讨论了介质中含发光中心的纳米粒子辐射寿命的涨落。发光粒子与辐射相关的内在属性是发光粒子的跃迁电偶极矩。以电偶极矩的平方来表示的发光粒子在介质中的辐射衰减速率在各个模型中不尽相同。发光粒子和介质不可能占据同一处空间,因此发光粒子总是位于介质中的一个腔体内。而腔体外的介质通常被看作经典的均匀介质。腔体表面的边界条件取决于腔体内的物质被看作是真空还是和介质一致,由此分别可以得出实腔模型和虚腔模型。为了阐明孤立发光中心自发辐射寿命对环境介质的依赖关系,在第三章中从实腔和虚腔两个典型模型的前提假设出发分析了它们各自的适用条件。虚腔模型在推导局域电场和宏观电场时,假设腔内的粒子和腔外的介质粒子具有相同的极化率。通过在介质中取一个虚拟的球形腔体,推导出了局域电场和宏观电场之间的关系。实腔模型认为介质被发光粒子排开,形成一个真实的腔体。在已有的认为腔体是真空的实腔模型基础上,我们通过电动力学方程推广出更普适的腔体中非真空的实腔模型。为给出这两个模型的适用条件,我们对文献中已有的实验结果和采用的理论模型进行了综合分析,发现现有的实验结果均可以得到圆满的解释。在此基础上,给出发光中心环境介质中发光寿命应该满足的模型的判据:对于稀土离子等孤立离子(其光学极化率可以当作零)作为发光中心时,其发光寿命的局域场效应所满足的模型与被替换的介质离子有关,在被替换的介质离子的极化率很小的情况下,为虚腔模型,反之则满足实腔模型;当发光中心为纳米粒子(如量子点或含有发光离子的纳米尺度的绝缘体)时,局域场效应满足本章推广了的实腔模型。在第四章中我们以介质中含发光中心的纳米粒子为对象,研究辐射寿命的涨落。一定体积内的纳米粒子个数可以认为满足泊松分布,而纳米粒子个数的涨落又引起了局域环境的变化。我们根据第三章给出的实腔模型(含推广了的实腔模型),分别从相对折射率和局域电场的涨落来分析辐射寿命的涨落并根据Meltzer等人的实验给出的参数,进行了数值模拟。纳米粒子在介质中的随机分布使局域介质相对折射率出现统计式涨落分布,从而引起含孤立发光中心的纳米粒子的辐射寿命在其期望值附近一定范围内的分布。对于文献中的实验,辐射寿命相对偏移量的概率分布的均方差较小,纳米粒子的辐射寿命集中分布在期望值附近很小的范围内。当纳米粒子所占体积比例或者纳米粒子与所取局域空间的体积比值增大时,由纳米粒子随机分布带来的辐射寿命的涨落和不确定度会增大。纳米粒子的分布除了影响介质的有效折射率,还对纳米粒子内的局域电场有影响。在介质中,纳米粒子被极化,可以看成电偶极子,电偶极子位置的随机分布将导致纳米粒子内局域电场的涨落。通过分析中心位于任意无限小体积内的纳米粒子数量的均方差和与之相关的纳米粒子内的局域电场的涨落,计算了由极化的含发光中心的纳米粒子的随机分布引起的辐射寿命的相对不确定度。同时,基于Meltzer等人的实验中给出的折射率参数,得出了一些数值结果。辐射寿命的涨落是不可忽略的,并且在实验上有望被观察到。辐射寿命的相对涨落却取决于介质和纳米粒子折射率的比值以及纳米粒子在介质中所占的体积比例。但令人惊讶的是,在上述近似下,随机分布导致的辐射寿命的涨落与纳米粒子的尺寸无关。