润湿效应在各行各业中都有着重要的应用,其研究基于一般液面形状对接触角、液体表面张力等参数测量,从而反映固态材料表面特征、流体特征。光学测量方法具备高精度、无损、非接触的特点,因此适合液面形状测量研究。本文针对三种应用广泛液面形状建模分析,并通过分析其光场分布,以实现润湿效应液面形状测量的研究。本文首先建立了插板液面形状数学模型,并对液面的反射光场特征进行研究,获得了光场分布与液体表面张力张力、平衡接触角、液面形状之间关系,提出三种基于光学手段同步检测液体表面张力、平衡接触角、液面形状方法,建立的数学模型得到了实验验证,基于插板法实现了液体表面张力系数和平衡接触角的同步光学测量。然后建立平板上液滴数学模型,分别探讨了细长型液滴和轴对称液滴形貌特征,并对轴对称液滴的透射和反射光场分布特征进行了研究,理论结果表明:平板上定体轴对称液滴的光场分布主要受平衡接触角的调控,因此基于平板上液滴光衍射测量方法在研究平衡接触角的变化情况具有较高精度,该方法在研究润湿性的热调控、磁调控等领域有潜在应用前景。最后建立了倾斜板上液滴三维数学模型,通过分析倾斜板液滴表面与内表面对光线传输的影响,理论上获得了倾斜板液滴光场分布特征,并通过光场分布情况对液滴模型进行优化,提出能够同步测量液体张力、液体折射率、液面形状等参数,也能对液滴动态接触角及接触角滞后进行研究。然后实验测量了水和乙二醇的表面张力、液体折射率和液面形状,实验表明模型及测量方法是可靠的。